This is a digital copy of a book that was preserved for générations on library shelves before it was carefully scanned by Google as part of a project
to make the world's books discoverable online.
It has survived long enough for the copyright to expire and the book to enter the public domain. A public domain book is one that was never subject
to copyright or whose légal copyright term has expired. Whether a book is in the public domain may vary country to country. Public domain books
are our gateways to the past, representing a wealth of history, culture and knowledge that 's often difficult to discover.
Marks, notations and other marginalia présent in the original volume will appear in this file - a reminder of this book' s long journey from the
publisher to a library and finally to y ou.
Usage guidelines
Google is proud to partner with libraries to digitize public domain materials and make them widely accessible. Public domain books belong to the
public and we are merely their custodians. Nevertheless, this work is expensive, so in order to keep providing this resource, we hâve taken steps to
prevent abuse by commercial parties, including placing technical restrictions on automated querying.
We also ask that y ou:
+ Make non-commercial use of the files We designed Google Book Search for use by individuals, and we request that you use thèse files for
Personal, non-commercial purposes.
+ Refrain from automated querying Do not send automated queries of any sort to Google's System: If you are conducting research on machine
translation, optical character récognition or other areas where access to a large amount of text is helpful, please contact us. We encourage the
use of public domain materials for thèse purposes and may be able to help.
+ Maintain attribution The Google "watermark" you see on each file is essential for informing people about this project and helping them find
additional materials through Google Book Search. Please do not remove it.
+ Keep it légal Whatever your use, remember that you are responsible for ensuring that what you are doing is légal. Do not assume that just
because we believe a book is in the public domain for users in the United States, that the work is also in the public domain for users in other
countries. Whether a book is still in copyright varies from country to country, and we can't offer guidance on whether any spécifie use of
any spécifie book is allowed. Please do not assume that a book's appearance in Google Book Search means it can be used in any manner
any where in the world. Copyright infringement liability can be quite severe.
About Google Book Search
Google's mission is to organize the world's information and to make it universally accessible and useful. Google Book Search helps readers
discover the world's books while helping authors and publishers reach new audiences. You can search through the full text of this book on the web
at|http : //books . google . corn/
A propos de ce livre
Ceci est une copie numérique d'un ouvrage conservé depuis des générations dans les rayonnages d'une bibliothèque avant d'être numérisé avec
précaution par Google dans le cadre d'un projet visant à permettre aux internautes de découvrir l'ensemble du patrimoine littéraire mondial en
ligne.
Ce livre étant relativement ancien, il n'est plus protégé par la loi sur les droits d'auteur et appartient à présent au domaine public. L'expression
"appartenir au domaine public" signifie que le livre en question n'a jamais été soumis aux droits d'auteur ou que ses droits légaux sont arrivés à
expiration. Les conditions requises pour qu'un livre tombe dans le domaine public peuvent varier d'un pays à l'autre. Les livres libres de droit sont
autant de liens avec le passé. Ils sont les témoins de la richesse de notre histoire, de notre patrimoine culturel et de la connaissance humaine et sont
trop souvent difficilement accessibles au public.
Les notes de bas de page et autres annotations en marge du texte présentes dans le volume original sont reprises dans ce fichier, comme un souvenir
du long chemin parcouru par l'ouvrage depuis la maison d'édition en passant par la bibliothèque pour finalement se retrouver entre vos mains.
Consignes d'utilisation
Google est fier de travailler en partenariat avec des bibliothèques à la numérisation des ouvrages appartenant au domaine public et de les rendre
ainsi accessibles à tous. Ces livres sont en effet la propriété de tous et de toutes et nous sommes tout simplement les gardiens de ce patrimoine.
Il s'agit toutefois d'un projet coûteux. Par conséquent et en vue de poursuivre la diffusion de ces ressources inépuisables, nous avons pris les
dispositions nécessaires afin de prévenir les éventuels abus auxquels pourraient se livrer des sites marchands tiers, notamment en instaurant des
contraintes techniques relatives aux requêtes automatisées.
Nous vous demandons également de:
+ Ne pas utiliser les fichiers à des fins commerciales Nous avons conçu le programme Google Recherche de Livres à l'usage des particuliers.
Nous vous demandons donc d'utiliser uniquement ces fichiers à des fins personnelles. Ils ne sauraient en effet être employés dans un
quelconque but commercial.
+ Ne pas procéder à des requêtes automatisées N'envoyez aucune requête automatisée quelle qu'elle soit au système Google. Si vous effectuez
des recherches concernant les logiciels de traduction, la reconnaissance optique de caractères ou tout autre domaine nécessitant de disposer
d'importantes quantités de texte, n'hésitez pas à nous contacter. Nous encourageons pour la réalisation de ce type de travaux l'utilisation des
ouvrages et documents appartenant au domaine public et serions heureux de vous être utile.
+ Ne pas supprimer r attribution Le filigrane Google contenu dans chaque fichier est indispensable pour informer les internautes de notre projet
et leur permettre d'accéder à davantage de documents par l'intermédiaire du Programme Google Recherche de Livres. Ne le supprimez en
aucun cas.
+ Rester dans la légalité Quelle que soit l'utilisation que vous comptez faire des fichiers, n'oubliez pas qu'il est de votre responsabilité de
veiller à respecter la loi. Si un ouvrage appartient au domaine public américain, n'en déduisez pas pour autant qu'il en va de même dans
les autres pays. La durée légale des droits d'auteur d'un livre varie d'un pays à l'autre. Nous ne sommes donc pas en mesure de répertorier
les ouvrages dont l'utilisation est autorisée et ceux dont elle ne l'est pas. Ne croyez pas que le simple fait d'afficher un livre sur Google
Recherche de Livres signifie que celui-ci peut être utilisé de quelque façon que ce soit dans le monde entier. La condamnation à laquelle vous
vous exposeriez en cas de violation des droits d'auteur peut être sévère.
À propos du service Google Recherche de Livres
En favorisant la recherche et l'accès à un nombre croissant de livres disponibles dans de nombreuses langues, dont le français, Google souhaite
contribuer à promouvoir la diversité culturelle grâce à Google Recherche de Livres. En effet, le Programme Google Recherche de Livres permet
aux internautes de découvrir le patrimoine littéraire mondial, tout en aidant les auteurs et les éditeurs à élargir leur public. Vous pouvez effectuer
des recherches en ligne dans le texte intégral de cet ouvrage à l'adresse] ht tp : //books .google . corn
^
fv^
. -n
X^
4
â
-tx
4^
LES
ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
THÉORIE ET TECHNIQUE
DESCRIPTIONS — APPLICATIONS
LES
ACCUMULATEURS
ÉLECTRIQUES
THÉORIE ET TECHNIQUE
DESCRIPTIONS - APPLICATIONS
PAR
L. JUMAU
IlfOÉNIEUR -ÉLECTRICIEN
PARIS (Vi)
V« GH. DUNOD, ÉDITEUR
49, anal d«s Oranda-AugaatiiM, 49
1904
.94360^
TNN
.J95
PRÉFACE
Une des questions les plus intéressantes de TÉlectricité est
sans contredit celle des accumulateurs électriques.
Au point de vue théorique, il est peu de problèmes aussi
passionnants que la recherche et Tétude des piles réversibles.
Considérés au point de vue pratique, les accumulateurs se
classent actuellement parmi les auxiliaires les plus précieux
de l'industrie électrique. Malgré leurs imperfections indus-
trielles, leurs applications sont devenues très nombreuses et
il n'est pas téméraire de prédire le plus bel avenir à un accu-
mulateur supérieur à ceux actuellement existants.
Ces dernières années ont été très fertiles en travaux de toutes
sortes sur cette question : études théoriques et expérimentales,
procédés de fabrication, nouvelles utilisations.
Ne connaissant aucun ouvrage d'ensemble résumant toutes
nos connaissances sur Tétat actuel de cette question, nous avons
pensé faire œuvre utile en essayant de combler cette lacune.
Dans cet essai, nous avons accordé la plus large place aux
accumulateurs au plomb, qui sont encore les seuls employés
d'une façon générale. Cependant, nous y étudions avec le plus
possible de détails les autres accumulateurs proposés, ces der-
niers étant plus que jamais à l'ordre du jour à la suite de
nouvelles recherches retentissantes.
Notre traité comprend trois parties :
l"" Théorie et technique générale des accumulateurs ;
Z" Descriptions des accumulateurs ;
3* Applications des accumulateurs.
YI PRÉFACE
Dans la première partie, après un résumé des notions indis-
pensables d'électrolyse, nous étudions au point de vue général
Télémentau plomb ainsi que les différents autres couples.
La deuxième partie se rapporte à la description des diffé-
rentes plaques et des différents éléments, aux procédés de
fabrication; on y trouve également une monographie des
principaux accumulateurs fabriqués dans le monde entier.
Enfin, dans la troisième partie, nous analysons les différentes
applications des accumulateurs en recherchant pour chacune
de ces applications les qualités que Ton doit exiger des accu-
mulateurs.
Nous espérons, qu'ainsi présenté, notre ouvrage pourra inté-
resser tous ceux qui étudient, qui fabriquent ou qui utilisent
les accumulateurs électriques.
L. JUMAU.
TABLE DES MATIÈRES
PREMIÈRE PARTIE
THÉORIE ET TECHNIOUB GÉNÉRALE DES AGGUHULATEURS
CHAPITRE I
Historique 1
CHAPITRE II
Rotions générales d'électrolyse
Définitions 7
Lois générales de Télectrolyse 8
!• Loi» qualitatives 8
2* Actions secondaires 8
3« Lois quantitatives 9
Théorie physique de la pile 14
Constitution des électrolytes 18
Théorie de la dissociation électrolytique ou théorie d*Arrhénius 20
!• Pression osmotique 20
£• Tension de vapeur. 20
3» Point de congélation. , 21
4* Propriétés des solutions étendues 21
5* Discussion de la théorie d'Arrbénius 22
Conductibilité des électrolytes 22
Variation de la conductibilité avec la température 2G
CHAPITRE III
Théorie chimique de raccumnlateur au plomb
Généralités sur les accumulateurs 27
Constitution chimique des électrodes de Taccumulateur au plomb 28
Sur les produits suroxygénés de Télectrolyse de Tacide sulfurique 30
Occlusion des gaz hydrogène et oxygène dans les plaques 35
Travaux de Planté 36
Travaux de Faure 37
Travaux de Gladstone et Tribe. Théorie de la double sulfatation 38
Travaux divers confirmant ou infirmant la théorie de la double sulfatation. 40
Hypothèse de Drzewiecki 46
Hypothèse de Pitz-Gérald 48
Travaux de J.-H. Gladstone et W. Hibbert 49
Vni TABLE DES MATIÈRES
Travaux daG. Darrieus 49
1* Constitution chimique de raccumulateur avant décharge 50
a) Plaque pofitive 50
b) Electrolyte 51
e) Plaque négative 51
3* Constitution chimique de raccumulateur après décharge 52
a) Plaque poritive 52
6) Electrolyte 54
e) Plaque 'négatÎTe 54
3* Discussion des phénomènes de charge et de décharge 54
Discussion de la théorie de Darrieus 58
Théorie de Elbs '. 59
Hypothèse de Gooper 62
Travaux de Mugdan 63
1* Détermination de la quantité de sulfate formé pendant la décharge 63
2* Détermination de la quantité d'acide sulfurique absorbé par les plaques
après décharge 64
3* Sulfatation de Toxyde de plomb 66
4* Démonstration de la présence unique des trois corps Pb, PbOS et PbS04... 67
flypothèse de E.-J. Wade 68
Expériences de Pfaff.. . .• 13
Conclusions générales sur les réactions chimiques de raccumulateur 75
CHAPITIIE IV
Étude thermodynamique de raocumnlateur au plomb
Les diiTérentes théories et la loi de Thomson 78
Le coefficient de température de raccumulateur au plomb 84
Discussion des différentes théories au point de vue thermodynamique 90
CHAPITRE V
L'aceumnlateur au plomb et la théorie des ions
Tension de dissolution 93
Formule de Nemst 95
Théorie de Le Blanc 97
Théorie de Liehenow 101
!• Détermination de la concentration des ions PbO« 103
2» Détermination de la force électromotrice 105
Ija double sulfatation et la théorie des ions 106
CHAPITRE VI
Force électromotrice de raccumulateur au plomb
Mesure des forces électromotrices et différences de potentiel 107
Electrodes supplémentaires 109
!• Différents types d'électrodes supplémentaires 109
2* Considérations théoriques sur l'emploi des électrodes supplémentaires 116
3* Considérations pratiques sur l'emploi des électrodes supplémentaires 118
Variation de la force électromotrice avec la concentration de Taeide 121
!• Déterminations expérimentales 121
2« Déterminations théoriques 127
Variation du potentiel de chaque électrode avec la concentration de Tacide. 139
!• Déterminations expérimentales , 139
TABLE DBS MATIÈRES IX
2* Déterminations théoriques de Dolezalek 142
3* Déterminations théoriques de Mugdan 144
a) ChalB« de eoBcentration Pb, PbS04, H^SO^ éteoda | H2S04 cone«ntré, PbSO^, Pb. 147
b) Chaîne de concentration PbO^, PbSO«, U^SOi élenda i H3S0« concentré, PbS04,
Pb02 147
e) Vérificationi expérimentales 148
4* Résumé 150
Variation de la force électrooiotrice avec la pression extérieure 152
Variations de la force éleciromotrice pendant les différents états de Taccu-
mulateur 154
1* Explications de Gladstone et Hibbert 154
a) Pendant la charge 156
b) — le repoi 157
c) — la décharge 157"
«T; — le repos après décharge 158
e) Conclusions 158
2« Explications de DaiTieus 161
3* Discussion des affirmations de DarrieuH 165
4* Conclusions sur les causes de la variation de la force électromotrice pen-
dant les différents états de charge et de décharge 166
Rétablis8en)£nt de la force électro motrice après charge et après décharge.. 167
Réversibilité 170
CHAPITRE Vil
Réaistaiice intérienre de raccnmnlatear aa plomb
Mesure de la résistance intérieure 1*73
!• Méthode O. Roux 174
2» Méthode de E. Wythe Smith 175
3» Méthode de C. Boccali 177
4» Méthode de Uppenbom 178
5» Méthode de Frœlich '. 179
6* Méthode de Nemst et Haagn modifiée par Gahl 180
7' Méthode Bruger 181
Variations de la résistance intérieure 1 83
y Influence de l'intensité i84
2- Influence des différents étate de charge et de décharge 185
Répartition de la résistance intérieure 190
!• EIcctrolyte 190
2» Electrodes 193
CHAPITRE VIII
Diflérence de potentiel aux bornes de raconmolatenr an plomb 201
Variations de la tension aux bornes pendant les divers états de charge et
de déchaîne 202
Variations de la tension anodique et de la tension cathodique 205
Sur la tension de polarisation de Tacide sulfurique 213
Etude de la partie initiale de la courbe de décharge 2i6
Variation de la différence de potentiel avec Tintensité 220
Variation de Tintensité de courant lorsque la différence de potentiel est
maintenue constante 229
TABLE DES MATIÈRES
CHAPITRE IX
Gapadté de racdunnlatenr an plomb. 236
Sur Tutilisation de la matière active 238
Variation de la capacité en fonction de l'intensité de décharge 241
Influence de l'épaisseur de la matière active sur la capacité 252
Influence de la porosité de la matière active sur la capacité 255
Influence de la concentration de Tacide sulfurique sur la capacité 259
Etude de quelques phénomènes dus à la diffusion 266
1* Influence des états antérieurs sur la capacité 266
2* Mesure des vitesses de diffusion 271
3* Augmentation de la capacité par une diffusion forcée 272
Sur les courants de concentration 213
Variation de la capacité avec la température 274
!• Expériences de G. Heiin 275
2* Expériences de C. Liagre 280
3* Expériences sur des plaques genre Faure 283
4* Remarques relatives à l'influence de la température sur la capacité 294
Capacité respective des deux électrodes positive et négative 295
Influence du type de plaque sur la capacité 296
CHAPITRE X
Dorée des plaqaes de raccamnlatenr an plomb
Variation de la capacité ries positives pendant leur fonctionnement 303
!• Plaques à grande surface 303
2« Plaques cmp&tées 304
3" Plaqnes mixtes 305
4* Expériences sur la variation de capacité des positives avec le nombre de
décharges 306
Sur la durée des positives 308
1» Chute de la matière active 308
2* Influence de la forme du quadrillage sur la durée des plaques positives
em])àtée8 : 314
3* Influence de la densité de courant sur la durée des positives 315
4* Influence de l'épaisseur de la matière active sur la durée des positives 317
b* Influence des impuretés de IVleclrolyte sur la durée des positives 319
6* Rôle de la concentration de Tacide et de la température sur la durée des
positives ^ 321
?• Conclusions relativ«>s à la durée des plaques positives 321
Variation de la capacité des négatives pendant leur fonctionnement. 323
!• Causes de la diminution de capacité des négatives 325
2" Influence de diflférenls facteurs sur la durée de? négatives 326
3» Conclusions relatives à la durée des plaques négatives 328
Généralités sur la variation de capacité des éléments pendant leur fonc-
tionnement 329
CHAPITRE XI
Actions locales de raccnmulatear an plomb
Actions chimiques 330
Actions électrochimiques 333
Actions locales ducs aux impuretés 337
TABLE DES MATIÈRES XI
CHAPITRE XII
Randement de raccniniilateur an plomb
Pages.
Rendement en quantité 353
Rendement en énergie 357
Causes de la perte d'énergie 368
CHAPITRE XIII
itnde de la formation de l'accnmnlatenr an plomb
Plaques einpâtées \ 372
i« Actions chimiqaes pendant la formation 375
2* Variations de la tension pendant la formation > . . . 381
a) Plaques positives 381
b) Plaques négatives 386
3* Formation des plaques dont la matière active est à base d'un sel de plomb. 390
4" Autres procédés de formation 391
d* Sur le dégagement gazeux pendant la formation 392
6* Formation des quadrillages dans les plaques empâtées 393
Plaques à grande surface 395
!• Formation Planté 396
2* Formation électrochimique • 403
3* Formation après traitement chimique 413
4* Formation par dépôt électrolytique 415
CHAPITRE XIV
Étnde des accnmnlatenra antres qne le conple réversible
peroxyde de plomb, acide snlfnriqne, plomb
Accumulateur au plomb avec sulfates alcalins comme éiectrolyte 416
Accumulateurs à éiectrolyte acide. suifurique 418
!• Accumulateur peroxyde de plomb, acide sulfurique, zinc 418
2* - — — cadmium 420
3» '— ■— ■ — cuivre 421
4* — — — antimoine "423
5» — ' — — bismuth 425
6* — — — argent 425
7* — acide antimonique, acide sulfurique, plomb spongieux 427
Accumulateurs a deux liquides 429
Accumulateur peroxyde de plomb, acide sulfurique, soude, zinc 429
Accumulateurs à gaz 430
Atrumulateurs à éiectrolyte alcalin 434
1 • Accumulateur zinc, potasse, oxyde de cuivre 434
2» _ — — oxyde de nickel 436
3» — thallium, soude, peroxyde de thallium 441
Accnmulateurs k éiectrolyte invariable 442
!• Accumulateur cuivre, jwtasse, peroxyde d'argent 442
2* — oxyde ferreux, potasse, bioxyde de manganèse 443
3* — cadmium, soude, oxyde de cuivre 443
4» — fer, potasse, oxyde de nickel 445
5« Eiectrolyte à aluminate alcalin 453
6" Accumulateur cobalt, potasse, peroxyde de nickel 453
Accumulateurs aux halogènes 454
1" Pile réversible au chlorure de zinc 454
2* — au bremure de zinc 455
3» — au chlorure de brome 457
XII TABLE DBS MATIÈRES
Pag«s.
4" Accumalateur aa chlorure d'iode 458
h* Accumulateurs sous pression 458
6" Accumulateur au chlorure de fer 458
?• — au chlorure d'argent 459
8' — amalgame de sodium, iodure de sodium, iodure mercurique. 460
Sur la possibilité d'obtenir un accumulateur supérieur à Taccumulateur au
plomb 464
Densités des solutions d'acide sulfurique. Tableau hors texte 468
DEUXIÈME PARTIE
DBSGRIPTIORS DES ACCnHULiTËURS 471
CHAPITRE 1
Procédés ^érauz de fabrication des plaques de raccamiilateiir an plomb
Constitution des supports 412
Formes diverses des plaques à grande surface 473
Fermes diverses des supports de plaques genre Faure 480
l" Quadrillages à kme , 483
2« Plaques à grille 483
3« Plaques à cadre 486
4» Plaques diverses 486
CHAPITRE II
Constmction des plaqneâ de raccnmiilatear an plomb
Coulée des plaques 492
Travail des plaques à basse température 495
-CHAPITRE m
Empàtage des supports de l'acctunnlateur au plomb
Constitution des pâtes ou poudres 506
i» Pâtes à base d'oxydes de plomb 507
2" Matières actives à base de plomb poreux 515
3« Matières actives à base de sels de plomb 516
Procédés d'application des matières actives 517
Empâlage à la main et empàtage mécanique M8
CHAPITRE IV
Montage des accamnlateurs an plomb
Bacs 523"
Montage des plaques 526
!• Accumulateurs cylindriques 529
2" Accumulateurs à «'leclrodes bipolaires 529
Séparateurs, cloisons poreuses, enveloppes de plaques 531
Sur rimmobilisation de Télectrolyte 533
Fermeture des éléments 533
Connexions des plaques entre elles 537
TAfiUI DES MATIÈRES Xin
CHAPITRE V
Monographie des accnmnlatears an plomb
Pages.
Accumulateurs T. E. M. de la Société anonyme pour le Travail électrique
des métaux 540
!• Plaques , 540
o) PlAqnes genre Fanre 540
b) Plaques genre Planté 544
c) Plaques nuxtes 544
2» Eléments 545
a) Eléments à poste fixe 545
■ b) Eléments de traction 546
e) Eléments transporlables dirers 548
Accumulateurs Tudor (Société française de TAccumulateur Tudor) 551
!• Plaques 551
2« Eléraente 553
a> ElémenU à poste fixe 553
b) Eléments de traetion et éléments transportables 555
Accumulateurs Majert de la Compagnie française des Accumulateurs élec-
triques « Union ». 556
!• Plaques 556
a) Plaque positire 556
b) Plaque négatire 560
e) Fonnation 561
2- ElémeuU 56:J
Accumulateurs Pollak de la Compagnie générale électrique de Nancy 565
!• Plaques 565
2* Eléments 566
a) Eléments à poste fixe 566
6) Eléments transportables 569
Accumulateurs Pulmen (Société nouvelle de T Accumulateur Fulmen) 571
Accumulateurs Blot 575
!• Plaques 575
2» Eléments 577
Accumulateurs Bœse. Accumulateurs Dinin 581
Accumulateurs Phénix (Société française des Accumulateurs Phénix et So-
ciété nouvelle des Accumulateurs Phénix) 586
Accumulateurs Max 591
!• Plaques 591
2» Eléments 595
Accumulateurs Heinz 599
!• Plaques 599
'> Eléments 602
a) Eléments à grande eapaeité spécifique G02
b) ElémenUà faible eapaeité spécifique 603
Accumulateurs Oméga 604
!• Plaques 604
o) Plaque positive 604
b) Plaque négative -. 606
2» Eléments 607
Accumulateur rÉtampé, de la Société anonyme d'Éclairage et d'Applications
électriques d'Arras 609
!• Plaques 609
2* Eléments 611
Accumulateurs Tribelhom 612
1" Accumulateurs type B 613
2* Accumulateurs types A, C, D, B 615
Accumulateurs Valls. Accumulateurs Chalmeton 61 8
Accumulateurs de Khotinsky. Accumulateurs Pulvis : Compagnie française
XIV TABLE DBS MATIÈRBI
pour la Pulyérisatlon des métaux, Compagnie générale d'Électricité 622
Accumulateurs B. G. S. (Société des Voitures électriques et Accumulateurs,
système B. G. S.) 625
Accumulateurs Julien (Société ' Puissance et Lumière, Société TElectrique
de Bruxelles). i 626
Accumulateurs Aigle (Compagnie fï^ançaise de l'Accumulateur Aigle) 628
Accumulateurs Mouterde 629
Accumulateurs de la Société Gramme 631
f Plaques 631
2- Elémente - 632
Accumulateurs Peyrusson *. 632
Accumulateurs Phœbus (A. Kaindler, constructeur) 633
Accumulateurs Peigne (Société électrique du Nord) 635
Accumulateurs Barbier 636
Accumulateurs Fredet 637
1* Accumulateurs avec enveloppe en toile de plomb ou d'alliage de plomb — 637
2* Accumulateurs à cloisons poreuses 639
Accumulateurs L.-F. Lacroix 640
Accumulateur Louis Renaud 642
Accumulateur W.-B. Bary 643
Accumulateur Saturne 644
Accumulateur de Dion, Bouton et C'* 646
Accumulateur Cheval-Lindemann 648
Accumulateur Bainville 650
Accumulateur Lagarde 651
Accumulateur de la Société des Soudières électrolytiques 653
Accumulateurs de V « Accumulatoren-Pabrik Aktien-Gesellschaft » 654
!• Plaques 654
2« Eléments 657
Accumulateurs Gottfried Hagen (Kôlner Accumulatoren-Werke Gottfried
Hagen) 659
Accumulateurs Gûlcher (G&lcher Accumulatoren Fabrik). . :
!• Plaques 663
2* Eléments ... ; 666
Accumulateurs Scbulz (Accumulatoren-Werke E. Scbulz) 670
Accumulateurs D' Moll et Palmer 671
Accumulateurs de « Berliner Accumulatoren- und Elektricitâts-Geselischaft». 672
!• Accumulateurs I^hmann 672
•2» Accumulateurs Hammacher 674
Accumulateurs Pflûger (Pflûger Accumulatoren-Werke A.-G .) 675
!• Plaques 675
2* Eléments 676
Accumulateurs Watt (Watt Akkumulatoren- Werke A.-G.) 678
Accumulateurs Bebrend (Bebrend Accumulatoren-Werke G. m. b. H.) 680
Accumulateurs Wûste et Rupprecht 682
Accumulateurs Titan 683
Accunmlateurs de la « Cbloride Electrical Storage Syndicale Limited » 684
1« Plaques 685
2« Eléments 688
Accumulateurs E. P. S. (Electrical Power Storage Co) 690
1" Plaques 690
2* Eléments 692
Accumulateurs Hart (Hart Accumulator Company Limited) 696
Accumulateurs W. Pope and Son 700
Accumulateurs Hathaway 702
Accumulateurs de la « National Battery Co », accumulateur Sperry 703
1" Plaques 703
2" ElémenU 705
TAEI^ DES MATIÈRES XV
Pigog.
Accamuiateurs Gould 7oi
!• Plaques 707
2^ Eléments 711
Accamulateurs Reuterdahl (The Reuterdahl Electric Company) 714
AccamulateuTS de « The Electric Storage Battery Co » 715
Aficamulateurs de « The Porter Battery Co » 716
Afeumulateurs Smith (Smith Storage Battery Co) 717
Accumulateurs Pescetto (Societa italiana di Elettricita gia Cruto) 717
!• Plaques 717
2» Eléments 718
CHAPITRE VI
Monographie des accamulateiin antres que Fâément an plomh
Accumulateurs Gommelin-Desmazures-Bailhache et accumulateurs Waddel-
Entz 725
Accumulateur à gaz Commelin et Viau« 728
Accumulateur Commelin et Viau, au peroxyde de plomh-cadmium 729
Accumulateurs Edison 731
1* Accumulateur cadmium-oxyde de cuivre , 731
2* Accumulateur fer-peroxyde de nickel 732
3« Accumulateur zinc-peroxyde de nickel 734
TROISIÈME PAiniE
APPUGATIORS DES ACCnMDLATEUBS 737
CHAPITRE I .
Batteries à poste fixe on hatteries stationnaires
Différents modes d^emploi des batteries à poste fixe 739
a) Batteries d'accumulalears employées comme système de distribution 739
k) Batteries d'accumulateurs dans les stations centrales 740
c) Batteries d'accumulateurs dans les installations privées 742
tf) Autres emplois des batteries à poste fixe 743
Calcul d'une batterie à poste fixe 743
a) Grandeur des éléments 743
b) Nombre des éléments 747
e) Considérations pratiques sur le choix des batteries stationnaires 748
Installation et montage des batteries à poste fixe 751
Prescriptions générales de mise en service des batteries 758
Prescriptions générales d'exploitation des batteries 759
Prescriptions générales d'entretien, des batteries 761
a) CourU-circuite 762
b) Sulfatation des plaques 763
e) Travaux périodiques d'entretien 764
d) Remplacement des plaques 765
e) Entretien des accessoires 765
/) Précautions à prendre lorsque les batteries doivent rester longtemps inu-
tilisées 765
g) Résistance dlsolement des batteries 766
XVI TABLE DES MATIÈRES
CHAPITRE II
Installations arec batteries à poste fixe
Tableaux de distribution et diagrammes d'installation 769
Sur la charge des batteries Tïi
a) Choix des machines dynamo-électriques « 771
b) Sunrolteur de charge 774
e) Charge des batteries par parties ! 775
Appareils spéciaux nécessités par la présence d*une batterie 778
a) Disjoncteurs automatiques 778
b) Conjoncteurs-disjoncteurs automatiques 783
c) Réducteurs 790
d) Commande à distance des réducteurs 793
e) Réducteurs automatiques 798
CHAPITRE III
Batteries - tampon 806
Calcul d'une batterie-tampon 807
Résultats pratiques sur la régularisation de la tension ainsi que de la
charge des dynamos 813
Sur les avantages économiques résultant de la présence d*une batterie-
tampon 816
Utilisation des batteries-tampon en présence de génératrices compound 821
Sur la charge des batteries-tampon 822
Sur remploi des batteries-tampon avec survolteurs 822
a) Survolteur & excitation shunt 823
b) Survolteur à excitation série .-^ 825
c) Survolteur à excitation compound 827
d) Survolteur différentiel 831
e) Survolteur à intensité constante 836
f) Survolteur à vitesse variable 843
Sur remploi des batteries- tampon avec les com mutât rices 843
CHAPITRE IV
Batteries transportables. — Batteries de tramways
La traction par accumulateurs comparée aux autres systèmes 847
Calcul d'une batterie de tramway 849
Sur le DQontage des batteries de tramways 852
Sur rehtretien des batteries de tramways 857
Différents modes d'utilisation des batteries de tramways 858
a) Batteries à charge lente 858
b) Batteries à charge rapide 860
c) Considérations relatives à Tutilisation des batteries à charge rapide 864
Sur la récupération ^ . . 869
CHAPITRE V
Chemins de fer à traction par accomulatenrs 871
TABLE DES MATIÈRES XVII
CHAPITRE VI
Batteries d'automobiles
Pages.
Calcul des batteries d'automobiles 879
Parcours total qu'une accumobile peut fournir sans recharge 881
Sur le montage des batteries d'automobiles 886
Sur la charge des batteries d'automobiles 889
Sur Tentretien des batteries d'automobiles 893
CHAPITRE Vil
RaTigation par accumulateurs
Calcul d*nne batterie pour bateau 897
Navigation de plaisance ? 898
Navigation industrielle 899
- Navigation sous-marine 900
CHAPITRE VIII
Sur l'aérostation par accumulateurs 903
CHAPITRE IX
Éclairage électrique des véhicules à Taide d'accumulateurs
Avantages de l'éclairage des trains par accumulateurs- 904
Différents systèmes d'éclairage des trains 906
a) Emploi des batteries d'accuAulateurs seules 906
b) Emploi des batteries d'accumalateurs avec dynamos 913
CHAPITRE X
Inflammation électrique, par accumulateurs, des moteurs à explosion 919
CHAPITRE XI
Applications diverses des petits accumulateurs 924
LES
ACCUMULATEURS ÉLECTRIOUES
PREMIÈRE PARTIE
THÉOBIE ET TECHNIQUE GÉNÉRALE
DES AGOUMULATEUBS
• CHAPITRE 1
mSTORIQUE
On appelle accumulateur électrique une pile qui possède la pro-
priété d'être réversible, c'est-à-dire de pouvoir, après son épuise-
ment, être régénérée dans son état initial par le simple passage d'un
courant de sens inverse au courant de décharge. Cette condition exige
évidemment que les réactions chimiques soient les mêmes, mais de
sens inverse pendant les deux opérations : décharge et charge. La
dénomination d'accumulateur est imparfaite, puisqu'elle ne rend pas
compte de la fonction de double transformation de cet appareil : trans-
formation d'énergie chimique en énergie électrique pendant la dé-
charge et d'énergie électrique en énergie chimique pendant la
charge. Nous préférons celle de pile ou couple réversible, beaucoup
plus correcte.
La réversibilité des piles a été observée pour la première fois par
Gautherot, physicien français, en 1801. Comme on le voit, cette décou-
verte a suivi de très près celle de la pile ello-môme (Volta, 1800).
Gautherot * reconnut qu'on pouvait crbtenir un courant électrique,
mais de courte durée, en reliant les (ils de platine ou d'argent qui
avaient servi à la décomposition de l'eau salée par la pile.
La même année, Erman remarqua que c'est rélectrode reliée au
pôle positif de la pile qui devient positive.
En 1801 également, Ritter réussit à décomposer l'eau au moyen
d'électrodes polarisées. Continuant ses recherches, en 1802, il cons-
truisit la première pile secondaire avec des disques de cuivre séparés
1, Mémoire des Sociétés savantes et littéraires de la République française, 1801.
1
2 LES ACCUMULATELRS ÉLECTRIQUES
par des rondelles de drap imbibées d une solution d*eau salée ou de
sel ammoniac. Celle pile, inaciive par elle-même, donne un courant
secondaire lorsqu'elle a été Soumise à Faction d'une pile de Ydlta
renfermant un plus grand nombre de couples qu'elle. On reproduisit
a vec cette pile réversible tous les phénomènes de la pile primaire :
décomposition de Feau, échauiïementde fils métalliques, production
d'étincelles, actions physiologiques, etc.
En 1803, Ritter * trouva que le cuivre n'est pas le métal qui con-
vient le mieux; il employa également le laiton, le fer, le bismuth,
mais obtint de meilleurs résultats avec Tor, Targent, le platine, et
principalement aussi avec les carbures de fer et le bioxyde de man-
ganèse. En revanche, il n'obtint aucun effet avec le plomb, Tétain et
le zinc.
Les piles secondaires de Ritter offrant les inconvénients des piles
à colonne ou à couronne de tasses, Izarn, en 1805, présenta quelques
m odiiications dans son Manuel du Galvanisme,
En 1826, Nobili peroxyda une plaque déplomba Taide du courant
fourni par une pile primaire.
La première explication du courant secondaire fut donnée par
Yolta, Marianini et Becquerel. Ils démontrèrent que le courant pri-
maire décomposait le sel en dépôts acides et basiques sur les disques
métalliques. Or, en 1829, Becquerel montra nettement qu on pouvait
former une pile à Taide de deux électrodes identiques, dont Tune est
plongée dans une solution acide et l'autre dans une solution basique.
Vers la même époque, de La Rive ayant obtenu un courant secon-
daire d'un voltamètre dont le liquide n'était pas une solution saline,
mais bien une solution acide, l'explication de Becquerel ne pouvait
être admise ici. On attribua alors le courant secondaire à un effet
purement physique, à une polarisation particulière des électrodes
sous l'action du courant primaire, d'où le nom de courant de polari-
sation donné au courant secondaire.
Quelques années plus tard, Matteucci obtint un courant à l'aide de
lames de platine préalablement plongées dans les gaz oxygène et
hydrogène.
En 1842, Grove construisit sa célèbre pile à gaz et montra que, si
le courant primaire décompose l'eau d'un voltamètre à électrodes de
platine en ses deux éléments, oxygène et hydrogène, le courant secon-
1. Exposé des travaux de Hitler, par Oersted (Jounial de Physique, 1803,
t. LVll, p. 345).
HISTORIQUE 3
daîre^dontle sens est inverse, donne lieu à une recombinaisoi» de ces
deux gaz. En 1850, Sinstedten trouva que Télectrolyse de Tacide
sulturique avec des électrodes en plomb * donnait sur celles-ci du *
peroxyde de plomb à lanode et du plomb spongieux à la cathode.
Parmi les physiciens qui s'occupèrent alors des phénomènes de
polarisation voltaïque, on peut cifer Faraday, Wheatstonef, Schœn-
bein, Siemens, Poggendorff, Buff, von Beetz, Svanberg, Lenz, Sawel-
jen, Edmond Becquerel, duMoncel, Gaugain, etc.
C'est en 1859 que Planté* entreprit ses recherches, qui'aboutirent
à la découverte de l'accumulateur au plomb.
Planté étudia les coulants secondaires obtenus par différents
métaux dans différents électrolytes et principalement dans Teau aci-
dulée sulfurique, et il en conclut que les causes qui contribuent au
développement du courant secondaire, et qui sont multiples, sont
presque exclusivement des actions chimiques.
Ayant examiné successivement les voltamètres à eau acidulée sul-
furique et à fils de cuivre, d'argent, d'étain, ^e plomb, d'aluminium,
de fer, de zinc, d'or et de platine, il remarqua que le voltamètre à
fils de plomb donnait une force électromotrice secondaire et une
durée de courant de beaucoup supérieures à tous les autres. 11 cons-
truisit alors le premier accumulateur vraiment digne de ce nom en
enroulant ensemble en spirale deux lames de plomb maintenues à
dislance par une toile grossière. A chacune d'elles était soudée une
petite tige en plomb pour la prise de courant.
Les éléments, tels que les construisait Planté au début, étaient
rapidement mis hors de service par les courts-circuits intérieurs; la
toile isolante s'altérait en effet, dans l'acide sulfurique, et les deux
électrodes arrivaient à se toucher.
En 1868^, Planté perfectionna son élément et adopta des élec-
trodes planes disposées para41èlement, chaque plaque portant un
prolongement externe servant à relier ensemble les électrodes de
même nom. Le vase était en gutta-percha et présentait des rainures
verticales destinées à maintenir l'écartement des plaques; au milieu,
des baguettes isolantes servaient de séparateurs.
En 1872, Planté revint à la forme cylindrique, mais en remplaçant
la toile grossière par des bandes en caoutchouc.
L'élément avait ainsi l'avantage d'une construction économique et
1. Recherches sur la polarisation voltaïque {Comptes Rendus, t. XLIX, p. 402,
1859; — Bibliothèque universelle de Genève, t. VII, p. 292 ; 1860).
2. Annales c/e Chimie et de Physique, septembre 1868.
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
d'un mûntagc dans un récipient de verre,' ce qui permettait de suivre
la marche des phénomènes. L'appareil comportait un couvercle
d*éhonite que traversaient les prises de cou-
rant {fig, 1).
Lar méthode de formation de Plamté, que
nous étudierons plus loin, 'était très longue et
très coûteuse ; aussi les efforts des inventeurs
se dirigèrent-ils dans cette voie.
Camille Faure réussit le premier (1880) à
obtenir rapidement des capacités voltaîques
considérables.
Il eut ridée* d'appliquer directement sur
les électrodes une pâte de sulfate ou d'oxydes
de plomb. La construction était simple : les
deux lames de plomb du couple étaient indivi-
duellement recouvertes de minium ou d'un
autre oxyde insoluble de plomb, puis entourées
d'un cloisonnement en feutre qui était main-
tenu par des rivets en plomb. Comme dans
Télément Planté, les électrodes étaient enrou-
lées en spirale.
Pour la formation, une seule charge d'en-
viron cent cinquante heures suffisait. Les
résultats obtenus par Faure eurent un reten-
tissement considérable^.
En janvier 1882, une Commission du jury de
l'Exposition d'Électricité de Paris fil, sur les accumulateurs Faure,
une série d'expériences dont les résultats ont été communiqués à
l'Académie des Sciences^.
La batterie sur laquelle furent faites ces expériences comprenait
35 couples ronds pesant chacun 43''*,7, dont 30 kilogrammes d'élec-
trodes.
\. Brevet français n* 139.258, dû 20 octobre 1880, pour perfectionnements aux
batteries galvaniques et applications de ces batteries aux machines locomotives
électriques. — Brevet français n» 141.057, du 9 février 1881, pour perfectionne-
ments dans les dispositions et la construction des couples-batteries galvaniques
secondaires.
2. Co7nple.<f Rendus de r Académie des Sciences, séance du 18 avril 1881 : Sole
Sitrla pile secondaire de M. C. Faure, par Emile Reynier; —Société d'encourage-
ment, séance du 22 avril 1881 : Conférence el expériences sur la pile Faure, par
Emile Reynier.
3. Note (le MM. Allard, Joubert, Potier et Tresca, séance du 6 mars 1882. Voir
aussi r Accumulateur voUaique de Reynier, p. 90.
FiG. 1. —Accumulateur
cylindrique de Planté.
HISTORIQUE ^ 5
Celles-ci étaient recouvertes de mmium, à raison d'environ 10 kilo-
grammes par mètre carré. Les éléments, chargés en tension pendant
22*»,45 avec un courant de 41 à 6,36 ampères, ont reçu 694.300 cou-
lombs, sous une différence de potentiel moyenne de 91 volts. La
décharge, qui a duré 10*',39 avec une intensité moyenne de 16,2 am-
pères et une 'différence de potènlâel de 61,5 volts, a restitué* 619.600
coulombs, ce qui correspond à 3,9 ampères-heures par kilogramme
de poids total.
Les résultats obtenus* montrèrent que Taccumulateur pouvait deve-
nir un appareil industriel, à condition d'y apporter certains perfec-
tionnementa.
L'élément, tel que le construisait Faure, laissait voir, en effet, assez
rapidement ses défauts : courte durée des feutres, désagrégation de
la matière qui foisonnait et était mal retenue sur le support.
Les succès obtenus par Faure stimulèrent d'ailleurs de nombreux
inventeurs. Planté lui-même reprit Tètude de ses accumulateurs et
trouva de nouveaux moyens d'accélérer la formation, ainsi qu'il
l'expose dans une note présentée le 28 août 1882 à TAcadémie des •
Sciences et dont on trouvera les parties les plus importantes dans le
chapitre Formation (Voir p. 397).
Dans la suite, de nombreux perfectionnements furent apportés aux
découvertes de Planté et de Faure, qui servirent de point de départ
aux deux types principaux de l'accumulateur au plomb.
Au point de vue de la légèreté dés accumulateurs, qui joue un si
grand rôle dans les applications à la traction, nous nous contente-
rons de mentionner ici qu'en 1881 le meilleur accumulateur, le type
Faure, pouvait donner, ainsi qu'on Va vu, une capacité massique de
3,9 ampères-heures par kilogramme de poids total au régime de
0,33 ampères par kilogramme de poids total, ce qui correspond à
l'énergie massique de 7,3 watts-heures par kilogramme, à la puis-
sance massique de 0,65 watt par kilogramme d'élément.
En 1883, le type Faure-Sellon-Volckmar donnait 12 watts-heures
par kilogramme et 8,5 watts-heures par kilogramme, aux régimes
respectifs de 0,6 et 2 watts par kilogramme d'élément.
Ces valeurs augmentèrent dé plus en plus et, en 1897, le typeFul-
men permettait d'obtenir :
30 watts-heures: kg d'élément, au régime de 1,5 watt : kg d'élément.
25 — — — 5,0 —
20 — — - — 10,0 —
6 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
«
En 1900, ces chiffres étaient encore dépassés. Cest ainsi que les
éléments T. E. M. ultra-légers de la Société pour le travail élec-
trique des métaux donnaient^ :
30 watts-heures : kg d'élément, au régime de 4,0 watts : kg d'élément.
28 - - _ 5,0 -
25 •— — — 6,5 ' —
Enfin on sait construire actuellement des accumulateurs capables
de donner environ 40 watts-heures par kilogramme d'élément, au
régime de 10 heurQ3*.
Si on envisage, d'autre part, les applications à poste fixe pour
lesquelles la durée prime la légèreté, on constate qu'actuellement
on construit couramment des éléments capables de donner 10 à
15 watts-heures par kilogramme et dont les plaques sont susceptibles
d'effectuer plus de 1.000 décharges avant usure.
De tels éléments peuvent être également- capables de fournir, pen-
dant des temps relativement courts, des puissances spécifiques
trèsélevées, supérieures parfois à 30 watts par kilogramme d'élément .
Ces quelques renseignements suffisent à expliquer pourquoi Taccu-
mulateur au plomb a pu prendre une place aussi importante dans les
applications de l'industrie électrique. On ne peut contester que les
nécessités de celle-ci rendent désirable la découverte d'un couple
réversible plus parfait que Taccumulateur au plomb ; mais il n'en est
pas moins vrai que ce dernier, dans son état actuel, rend des services
suffisamment nombreux pour justifier l'acharnement des savants et
des industriels à le mieux connaître et à le perfectionner. Quoique
d'autres piles réversibles soient connues, ayant même sur certains
points des qualités supérieures à l'accumulateur au plomb, il s'est
toujours présenté pour elles des inconvénients assez graves pour
en empêcher complètement l'application industrielle. Pour ces rai-
sons, nous étudierons d'abord d'une façon complète l'accumula-
teur au plomb, après quoi seulement nous examinerons comparative-
ment les propriétés des autres couples réversibles connus.
Les théories nouvelles de l'accumulateur exigeant une connais-
sance assez approfondie de la constitution des électrolytes, il nous a
paru indispensable de résumer d'abord ici les principales notions
d'électrolyse.
1. Exposition universelle de Paris 1900 (V Éclairage électrique, t. XXIV, .
p. 250, 18 août 1900).
2. On verra dans la suite qu'il parait impossible de dépasser 60 a 70 watts-
heures par kilogramme d'élément, pour les accumulateurs au plomb; encore faut-
il des conditions exceptionnelles.
CHAPITRE II
NOTIONS GÉNÉRALES D'ÉLBGTROLTSE
Définitions. — Un courant électrique traversant certains composés
chimiques donne lieu à une décomposition de ceux-ci. Ce phénomène
est design^ sous le nom d'électrolyse.
Ces composés diffèrent essentiellement des conducteurs ordinaires
(métaux et alliages, charbon, etc.), sur lesquels le courant n*exerce
aucune action décomposante; on les appelle e'iectrolytes. Ils com-
prennent les corps composés à Tétat de fusion ou de dissolution, et
dont la fonction est acide, basique ou saline. Les composés orga-
niques, tels que hydrocarbures, alcools, aldéhydes, éthers, etc.,
sont mauvais conducteurs et ne donnent pas lieu à une décomposition
électrolytique. Il en est de même pour l'eau chimiquement pure.
Il y a entre ces deux classes de conducteurs des différences essen-
tielles : les conducteurs métalliques suivent la loi d'Ohm ; si on
appelle R leur résistance, et I Fintensité qui les traverse, la différence
de potentiel aux bornes de la résistance est :
Ei=RI,
et Ténergie dépensée W, qui se traduit par un dégagement de chaleur,
est, pendant le temps T,
W = RI2T,
d*après la loi de Joule. Pour les électrolytes, si on appelle e la force
contre-électromotrice correspondant aux réactions électrolytiques,
on a, dans le cas où Fintensité n'est pas excessivement faible :
E = e + RI et W = EIT = elï + RPT.
8 LES ACCUMUIATEURS ÉLHCTRMiUES
De plus, la résistance des premiers croît lorsque la température
s'élève ; elle décroît au contraire pour les électrolytes.
On appelle électrodes les conducteurs qui amènent le courant à
Télectrolyte.
On admet que le courant entre par Yanode ou électrode positive et
sort par la cathode ou électrode négative.
Les ions sont les produits de décomposition des électrolytes : les
anionsy ou éléments élecfro-négatifs, sont ceux qui se portent à
Tanode, et les cathions, ou éléments électro-positifs, ceux qui se
rendent à la cathode.
Lois générales de réleotrolyse. —i'' Lois qualitatives, --L^sAx^so-
lutions acides, basiques ou salines, ainsi que les sels fondus, sont
seuls électroly sables et seuls conducteurs, alors que les autres
liquides sont non électrolysables et non conducteurs. On admet
actuellement que, si ces derniers ne sont pas conducteurs, c'est pré-
cisément parce qu'ils ne sont pas électrolysables.
Dans toute électrolyse, on constate que les produits de la décom-
position n'apparaissent qu'aux surfaces de contact des électrodes
avec l'électroly te. Dans les composés binaires à l'état de fusion, l'élec-
trolyse est simple, et on trouve toujours que le métal forme le cathion
et le métalloïde l'anion.
L'électrolyse des sels ternaires à l'état de fusion est déjà moins
simple : si nous prenons, par exemple, le sulfate de potassium SO^K',
l'ion K* se rend à la cathode; l'anion est donc formé du groupe SO*,
et, comme ce groupe n'existe pas à l'état de liberté, il se décompose
en anhydride sulfurique SO' et oxygène O, qui se dégage à l'anode.
Dans cet exemple, pour recueillir K* à la cathode, il faut évidem-
ment protéger celui-ci contre l'action oxydante de l'air; sans cette
précaution, l'électrolyse se compliquerait d'une action chimique
secondaire; il en serait de même si les électrodes étaient attaquables.
Dans l'électrolyse des sels en dissolution, nous trouvons la môme
loi générale : le métal se rendant à la cathode et tout le reste à l'anode.
Mais les actions secondaires se compliquent ici de la présence du
dissolvant.
2** Actions secondaires, — Ces actions secondaires ont des causes
très multiples et dépendent non seulement des actions chimiques,
mais aussi des phénomènes purement physiques, tels que la densité
du courant, la température, la diffusion, l'agitation du liquide, l'action
de la pesanteur, etc.
NOTIONS GÉNÉRALES DÉLECTROLYSE 9
Dans Tétude des actions secondaires, il y a à considérer Taclion
des ions sur les électrodes, sur Télectrolyte et aussi Taction des ions
entre eux.
Si Télectrode est attaquable par lUon correspondant, il y a combi-
naison chimique et le composé résultant, s*il est soluble, comme
dans le cas d'une anode en cuivre en présence du radical SO*, est à
son tour électrolysé. Dans certains cas, le composé formé est inso-
luble; c'est, par exemple, ce qui se forme dans Télectrolyse d'une
solution d'acide sulfurique avec une anode en plomb; celle-ci se
transforme en peroxyde PbO^ insoluble.
A la cathode, Tion métallique peut également entrer en combi-
naison : c*est ce qui a lieu, par exemple, avec une cathode en mercure
et les ions K, Na, etc., ou encore avec une cathode capable de former
un hydrure avec Tion H.
l^es ions peuvent réagir sur Télectrolyte; c'est ainsi que les sels
ferreux se transforment en sels ferriques à l'anode. A la cathode,
au contraire, se produisent des phénomènes de réduction, ou bien le
métal décomposé peut être attaqué par Têlectrolyte, comme dans
l'électrolyse des métaux alcalins. ou des {nétaux attaquables en solu-
tion acide.
Enfin, il peut se produire des recombinaisons variables entre les
ions. C'est ainsi que, dans l'électrolyse d'une solution d'un chlorure
alcalin, le chlore se rend à Tanode et se dissout; à la cathode, le métal
s'oxyde et donne l'alcali par une première action secondaire. Ces
deux corps dissous se diffusent et entrent en combinaison pour former
soit un hypochlorite, soit un chlorate selon les conditions de concen-
tration et de température.
La densité du courant a aussi une grande influence : avec des den-
sités de courant élevées, on, peut libérer rapidement une grande
quantité d'ions et soustraire ainsi une partie de ceux-ci aux actions
secondaires.
3* Lois quantitatives. — Lorsqu'on soumet un composé à l'action
électrolytique, la masse de substance décomposée dépend de l'inten-
sité du courant, du temps et de la nature du composé.
Entre ces différents facteurs, Faraday a établi les lois sui-
vantes :
1® La masse M du corps décomposé, et par suite des ions séparés,
est proportionnelle à la quantité d'électricité qui a traversé Télectro-
lyte;
2* Lorsque plusieurs électrolytes sont traversés par la même
10 • LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
quantité d'électricité, les masses des divers ions mis en liberté sont
entre elles comme les équivalents chimiques de ces ions.
Connaissant la composition chimique du corps considéré et la
façon dont il se scinde en ses deux ions, de la masse M on déduira
aisément la masse de ces derniers.
La première loi peut se traduire par
M=:zQ,
Q, la quantité d'électricité, étant égale à fldt^ en appelant I Tinten*
site du courant, et t le temps.
Le coefficient z est ce qu'on appelle Y équivalent électro-chimique :
c'est le rapport de la masse de Télectrolyte décomposé ou de Tion
libéré à la quantité d'électricité nécessaire à la décomposition ; on
l'exprime le plus souvent en milligrammes par coulomb. Le tableau!
donne la valeur de celui-ci pour les différents corps.
11 a été établi en partant de la valeur 0,0011183, adoptée pour l'équi-
valent électrochimique de l'argent * .
La deuxième loi de Faraday peut paraître en contradiction avec
la théorie atomique; il n'en est rien cependant, si on introduit la
notion de valence.
On appellera alors équivalent chimique d'un corps le quotient de
son poids atomique par sa valence.
Ainsi, par exemple, une même quantité d'électricité mettra en
liberté dans des solutions d'azotate d'argent, de sulfate de cuivre et
de chlorure d'antimoine, des masses de métaux qui seront entre elles
dans le rapport :
108 Ag, ^Gu et ^Sb,
108, 63,3 et 120 étant les poids atomiques respectifs de l'argent,
du cuivre et de l'antimoine, qui sont respectivement mono, bi et tri-
valents.
La loi peut alors s'exprimer, ainsi que l'a proposé M. Chassy, de
la façon suivante :
Lorsqu'on électrolyse une substance quelconque, il se dégage
toujours 1 équivalent d'hydrogène, ou la quantité correspondante du
radical électro-positif.
1. Toutes les autres valeurs ont été calculées d après les poids atomiques les
plus probables, celui de Targeut étant pris égal à 107,66.
NOTIONS généraij:s DÉLECTKOLYSE 1 1
Les corps ayant plusieurs valences ont également plusieurs équi-
valents chimiques et éleclrochimiques, alors qu'ils n'ont qu'un seul
poids atomique. La même quantité d'électricité rompt toujours le
même nombre de valences dans les différents composés.
C'est ainsi que la même quantité d'électricité libère 200 grammes
de mercure d'un sel mercureux, et 100 grammes seulement d'un sel
mercarique.
Sachant qu'il faut 96.271 coulombs pour libérer i gramme d'Iiy-
drogène, ou que i ampère-heure dégage 0*' ,03739 d'hydrogène,
on déduira facilement, d'après le rapport des équivalents électro-
chimiques, 1» masse en grammes qui sera libérée par J ampère-heure
pour les différents corps. On trouvera également ces nombres dans le
tableau 1.
Les lois de Faraday ne tiennent aucun compte de la force électro-
motrice nécessaire à l'électrolyse d'un composé chimique. M. Ber-
thelot a montré que la force électromotrice nécessaire à l'électrolyse
d'un composé déterminé est proportionnelle à la quantité de chaleur
absorbée par la décomposition de la molécule électrolytique du corps
considéré, et que, inversement, la force électromotrice produite par
une pile est proportionnelle à la quantité de chaleur dégagée par
l'action chimique.
Il résulte évidemment de cette loi que, dans l'électrolyse d'un
mélange de plusieurs corps, c'est celui dont la chaleur de formation
est la plus faible qui se décompose le premier.
La cuve électrolytique et la pile sont régies par les mûmes lois ;
S3ul le sens de la force électromotrice diffère. Les lois de l'action
électrochimique au point de vue de la conservation de l'énergie
étant les mêmes, il suffira de les étudier dans un de ces deux cas.
Si on appelle Q la quantité d'électricité nécessaire pour décomposer
une masse M d'un corps, et E la force électromotrice, la dépense
d'énergie électrique sera exprimée par QE.
D'autre part, z étant l'équivalent électrochimique du corps consi-
déré, on a :
M=Qz;
W étant la quantité de chaleur que produirait la combinaison des
deux corps séparés, on a évidemment :
M W
0,425 . 9,81 W — QE = E ", d'où E = 4,169z -^,
z M
12
LES ACCUMlI-ATEURtS ÉLECTRJQt'ES
<
oc o
roo>'Ncoi"'»ft00c9aoaC'^-^©ii^
ës
O CO •«• -^ «a* €0
CO «O 00 (M «é* o»
l^ CO — IN O <0
0-«<*4*00999«0040100 — OO'«^O04'^<N<T4O
a S
^ I S
g. -
ao»*"^toa.'3coocr-«*o>
o
0000«0*4*CO*4i(Nr-OC'^
<7I (M co
<0 ifi 9* Ci
99 cz aa co -*
^H co ^< co a»
I ! ' . { I . ' ' • . I I I ! • I . I
ooooooooooooooooooooo
rMOOCO"^ — «•*
co -^ co co a-O o 1^ 1^
co**oooioo-^r-r-
Oacooooo ai0 5^a.OO •♦r-
CO-^^IO-^'^'-^COOiCO — o©i**
^aoor^-^i'^(N'^«*<Ncoxr^o^co^
'-^-^«*«ioocrco«Dt^oooo»ft'©i-r^oror
i^r- aou?G4 co©i-»*co©i«oco«D©i —
H
-2
i^ ç© «o «o r- »-0
o 00 o o» <0 «4^
co an (M
co »rt xo ic Oi r-
-r^çCf-OOOCiCO©»
0> co
o o» I-
co o
>4« 00 o»
co co
c^>ftcor^o>oaco-^oii"-ao
C0'N-<p*9'l-^cOc0aAO4<^
o
s
«*
co
«^
so
^^
r-
r-
00
00
o
co
«
o>
o
O)
co
Oi
1-
t-
oa
a>
co
-4*
co
00
ao
r^
Oi
r^
-*
-l*
co
O
o»
-iF^
a>
ifi
f>i
00
co
00
zn
91
o
l-
co
s
t-
^^
co
^p-
co
ifi
a.O
co
^H
ao
COC0'**fOCO"riC0C0-^5^(PI**-^<MCO©ICO'**<N(N(NC0
o
o
s
u
c/:
.2 £
11
G G
O)
O)
ed c3 cd x: ^ o
-<-<-<ÛQ0DûQfiûUOaçj u
G
a
5
NOTIONS GÉNÉRALES DÉLECTROLYSE
13
mS»
<5>
1 X rt oa -^^ co
«o
-* 1-
Mj.
t^
04
•*
an
^N
CO
Oi
<N
<N
CO
t-
«o c& r- <>^ o9 ^
•«
co
•^ 2.0
O
©»
00
aA
an
co
as>
o»
*^
•4|«
r-
(M
r--
00
00
r-
1 »' -^ O r^ •• -*
«^
00
r- w-c
CO
s
Oi
00
00
m^i
an
an
r-
CO
a>
CO
co
o
<3i
o^
<o
-* i-
l^
®l
^
ro
00
00
-*^
-*
(M
an
CO^
co
00^
l^
©1^
#>
c o o -♦ o o
^^
o
r^ co
^H
o
Oi
o"
^<
O
^
co
TN
^H
O
O
o'
"^
©r
co"
"^
^"
rt r^ ca^
-4*
00
00 «o
o^
co
o»
00^
an
(N
00^
00
an^
co
^l
»*
r^
». •.
o -* -^ o ** co
co
o
•^ co
aA
00
•4*
co
00
(N
1^
an
O*
cT
an*
r^
^ o r^ «o co (M
l-
00 o
00
co
^^
(M
00
CO
co
O
00
(N
^
-*
§
an
o ©* « c^ r- o>
ar:
OT
** a
(M
Ml*
00
ce
o»
o
**
co
O
an
o»
ca
ac •*- «o co r^
co
an
CO
-*
(M
^^
o»
^<
(M
©<
co
5
CO
(N
TN
©1
(N
e« o» «*<
^rt
«: ac «3 M ic m
It
rt
tt n
r
«3
1
*o
n
"«~
"ïT"
TT"
ta
tes
1
m
yt
M
«
n
TT"
«•»
«
o o ô o o o
o
1
O
ô ^
O
1
o
o
O
1
O
^
1
o
O
1
O
O
1
O
O
1
O
1
O
1
O
2
i
O
1
O
1 ^ - -J -H -IP* -^
1--
O « 00 -^ «^ o
flvl
mS<
00 Oi
Oi
r-
«o
<N
o
Oa
O
^H
an
CO
^ ^ 90 ^ OD Q'i
s
I--
co CO
*2
o»
^^
00
art
©1
an
o
•«
CO
**
oa
»*
W
o»
co
oc^ r-^ O^ -*^ ci^ «O
oa^
aft r-
-*
®i
<N
•vi^
1^
M».
®i
an
o
co
00
C5^
OS
1^
^
*l
cT ^ ^ -^ r-^ (M
00
00
£r «*»
o
d"
00
00
aff
o"
o"
1-^
S
1-"
co
co
an"
-*
an
oT
co"
-P- CO --n
9<
^^
o o
co
<N
co
an
ao
o
^
<N
•i^
**
co
O
•*
co
«*F«
^ —
r-
CO
t^
an
an
^ -«It ^ Ud
o
CO
co
00
(M
i^
co
1-
o»
an
an
XO
■^^^ 1» »^ <=l "^
•«
<N
* «*
co
aA^
art^
^
^-
CO
an
'N
O^
an
O^
O^
^
CO^
an^
00
în^
cT -* ^ tO t^ 9Î
r-
00
oT oT
cT
oT
iO
t^
co
o"
00
n
a^
oT
1^
co*
arT
©r
00
(?r
■^ ©1 «^^
c^
^H
Oi oa
c«
^<
co
an
•«
o
co
co
©1
^<
^
co
o
**
co
1 ,
^^
■^
■^
1 OC ^ — O
co
co
co
OC
— o arî o ce
00
oo^
«o
r^
o
^l
Oa
co
-*
o^
o^
co^
o
o^
co
«^
cT cT — ç© r-" ^^
•*
oT
00
cO
an
co
O
-*
co
oT
X
ocT
co
i'^
an
co"
00
an
-^ (M (N
arï
Oa
an
O
O
CO
a>
O
co
1^
(M
©1
co
00
(M
o
•*
co
TN
^N
(M
<M
'^ Ç» — -^ -*< Oî
(M
«
-^ <?l
-M
co
co
*i
9i
co
»*
91
-
<N
-*
^^
©1
<N
<N
<N
^rt
©1
— — ^ — ^
:». c = - -i s
î« a
i^SS^
CA. ^^ z
H h» H eS
-Il
1°
.9 o
.2 -^
es
a
o
.5 5
S^l^
o;)
2 5 <=>
OOft-CUCuaiÛ4!y:c/3c/:c/2crîHHH
12
LES ACCUMULATEURfS ÉLECTRIQUES
l i
•S.
B
O 00 00 cO
l'- O a« CO
n Oi - -
cocoOiO»(MaAC^oocor^'^
l^ art 00 rï 00 — ~"
rtO»<NC0l^art00rï0000-*^r^<Nr-artO>C-DÇOQ0C*«*O»
0'*-"-*'oo©f©«o©f©focr-rocr-^o*©r-^©rTro
o
S 8 := 3
o • i- î-
oo-^'^'Oaft^oOi^»*©»
•^-♦-♦«o-*«os*3r-r-*»**aft«*F«^<N»ftoofor^Oïftco
00<«H0)aO<«*O0»a»O'M9lt^G4r-'*«00<nG4^<M«4<€^
c0<4i0000cOv)tC0>«(Nr*0C'«4C^«0artG40»anO«'^'*«
n n M M n M K n r: r: » »<: n 1% n m M K M
I . ( I . : r ; 1 ; I I I I : i I I t
ooooooooooooooooooo
>
«o-^f-rocoartOr-t^
r5»*oooaoo-^t^r^
cacooooo artfflartO
ooor»-^i'-(N-<-"-*<?»«o»r-
-ta ^
— -*^C0«^00OC0<0t^00OOX'5(N-**0»Oa
<
B
•«^ o co o ro
O 00 o O) CO
co aA <N
co art art a« 0> r-
-»^<or-ooo>cicoc^
co «o
co 00 o» ** <N
co art -«pH art «d^ o <o
P
a
a
o
ooooaoo»coc»r^i^
^4
r- 1^
00
Oa
o& co
>«
O
00
a>
— art
Cl
00
co
00
co
-^ co
art
art
O
-<
coco-^cocoeMccco-^s^iC'i^^-^^McoeNcO'iiHiNe^eNco
o
a
Ï9
B 0?
.2 .E
B fi
fi C O)
eo « o
«Il
2^-
I 2
•<-<-<ÛQCCfiCÛQUOaU
•2 ^
,a o
En c3
fi B
Cm
NOTIONS GÉNÉRALES D ÉLECTROLYSE
13
r-» c* •♦ oc 00 c&
o co o> 00 aA 04
00 00 a.'î CO
»* r^
coco O'*-C0a»r-00'-*C000'^<N«0l^t^2rtOa.'îOaft-^r-
— — 000000««OçO-^<MOOCCïOfOOOO<NO«***Oart
99 C» •«« -^ ^
M R «5 iC a^ ao k'5 a'î rt »•: « « at i« w «^ rt «5 « K »o W «!5 « rt « M it
Il ■ ! I I i I I I I I I , I I I I I I i I I I I I
oooo^o o ooooooooooooooooooooo
Oïsoe-*^'**^ o^-^^oocù
0> o '«I art co
œ r- o -* c» co
MartOPOoo«DPOOsr-
art — jo O
(N -^ •* «û O •♦ co
G4 00
« r- art
ro «o 00 (M r- co
MartartOi-^^roart-WO
1^ 00
(M -«-I
d% Cï Cï Od irt^
Oi Oi o* -^ fO
o o Oi
o 00 ce
-*^ -* o
(S^ -^ <X> <fl
o o ** CO
I
co o «o 00
«OartOO^^^çooTKToo'cO'^i'^art crTocTa.'f
o-^^ocoosocor-s^McîooMOvj-o
^ ^ ^ (M -«n <M
i*.9^9^.«,.^G4(?YCC^9l'M70CO91C4CO>«^l'«*9l*4<-^ft4(N<M&l'^0'l
?r - as — "3
:g^ Z ^cS^-S
'^
^ c/: ^ H H H S
So
^ a
•- OC
s r; fc-i
I ^
3 S
03
en
P
es
ex
c
cd
0)
o
S
2 5 o
OOCUCl.ONCUÛ4crïc/3c/:c/:c/:HHH
14 I-ES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
E étant exprimé en volts, z en grammes par coulomb, M en grammes
et W en calories (g-d).
Si on rapporte les chaleurs de formation aux poids atomiques et
qu'on appelle a le nombre de valences, il vient alors :
_ 4,i69 W _ W
"■ 96271 a "~ 23091a '
En appliquant à Télectrolyse de Teau, on trouve que
H» + 0 = H>0 + 68.360 calories, d'où E = g^^gi = *'^ ^<>^*-
11 faut donc au moins 1,5 volt pour éleclrolyser Teau. Cependant
on a constaté qu'un élément Daniell, dont la force électromotrice
est 1,08 volt, pouvait électrolyser Teau avec une intensité faible, mais
pendant un temps très long. Cette anomalie avait fait supposer que
les électrolytes pouvaient conduire à la façon des métaux et suivre
la loi d'Ohm pour les faibles intensités.
Helmholtz (1873) a démontré que Télectrolyse n'avait pas lieu
si on avait pris la précaution de débarrasser préalablement le
liquide ainsi que les lames de platine de toutes traces d'oxygène et
d'hydrogène. Ces traces suffisent en effet pour empêcher la polari-
sation des électrodes. L'élément Daniell ne donnait alors de courant
que pendant un temps très court, jusqu'à la polarisation des élec-
trodes. A partir de ce moment, pour opérer l'électrolyse, il fallait
alors dépasser 1,5 volt.
Théorie physique de la pile. — La loi précédente, appelée loi de
Thomson, a été appliquée à un grand nombre de cas, et on a reconnu
que bien peu donnaient une valeur de la force électromotrice com-
parable à celle trouvée par expérience. Parmi les causes qui peuvent
expliquer ces divergences, on peut signaler d'abord l'incertitude des
chaleurs de formation des différents corps, les nombres donnés étant
souvent très variables avec les différents auteurs. Les réactions
dont la cuve électrolytique est le siège sont de plus, très souvent,
beaucoup plus complexes que les réactions théoriques supposées.
En réalité, il y a plus encore, et la loi de Thomson n*est pas rigou-
reuse. 11 n'y a pas, ainsi que le formulait également Becquerel,
en 1853, égalité absolue entre l'énergie électrique et l'énergie
chimique.
NOTIONS GÉNÉRALES D'ÉLECTROLYSE 15
Ce qui est certain d'après le principe de la conservation de Téner-
gie, c'est que la quantité totale de chaleur dégagée dans une pile et
son circuit métallique extérieur est égale à la chaleur des réactions
chimiques. Cette loi a d'ailleurs été vérifiée expérimentalement et
reconnue exacte par Favre.
Il devait donc y avoir, ainsi que l'admirent Raoul t (1864) et Hirn
(187B), une partie de Tcnergie chimique non transformable en énergie
électrique. La partie transformable fut appelée par eux la chaleur
voltaîque. Hirn supposait que celle-ci était constituée par Taffinité
chimique, mais qu'il y avait en plus à considérer dans une pile la
cohésion physique dontTénergie restait confinée dans la pile à Tétat
de chaleur.
En 1878, Braun admit que, si l'énergie électrique pouvait être
entièrement transformée en travail ou en chaleur et le travail en
chaleur ou en énergie électrique, en revanche la chaleur ne pouvait,
en général, se transformer intégralement ni en énergie électrique, ni
en énergie mécanique. Braun concluait en disant que la quantité
de chaleur due à la réaction chimique permettait seulement de cal-
culer la limite supérieure de la force électromotrice. Cependant cer-
tains couples montrèrent une énergie électrique supérieure à l'éner-
gie chimique; tels sont les couples
argent — sulfate d'argent — sulfate de zinc — zinc
argent — iodure d'argent — iode — charbon
cadmium — iodure de cadmium — iode — charbon
ce qui venait infirmer la théorie de Braun.
C'est à H. von Helmholfz (1882) * que l'on doit la théorie complète
des phénomènes électrochimiques. 11 établit la théorie de la pile en
se basant sur les lois de la thermodynamique ; considérant la pile
comme un système réversible dont l'énergie est fonction de la tem-
pérature et de la quantité d'électricité, il trouva que la valeur de la
force électromotrice pouvait s'exprimer par la somme de deux
termes dont le premier n'était autre que l'expression de la loi de
Thomson, et le second T -^^ T étant la température absolue.
La formule de Thomson, ainsi rectifiée, devient*:
E ^' . T ^^
23091a "^ dT*
i. Journal de Physique, 1884.
2. Pour la démonstration de cette formule, consulter la Théorie des ions et
VElectrolyse, par A. Holiard, p. 104.
16 LES ACCUMULATEURS ÉIJTCTRIOUES
11 en résulte que les couples dontrénergie chimique est supérieure
à Ténergie électrique ont una force électromotrîce qui décroît quand
la température s'élève, et leur température s'élève pendant le fonc-
tionnement du couple, tandis qu'au contraire ceux dans lesquels
Ténergie électrique est supérieure à l'énergie chimique ont une force
électromotrice qui croit avec la température, et leur température
s'abaisse pendant le fonctionnement du couple ; l'excès de l'énergie
électrique sur l'énergie chimique est emprunté au milieu ambiant.
Dans les cas où il y a égalité entre les deux énergies, la température
est sans action sur la force électro motrice.
S. Czapski *, en 1884, fit des expériences pour vérifier l'exactitude
de la loi d'Helmholtz. Appelant B la différence entre l'énergie élec-
trique et l'énergie chimique, et
A=TgQ.
Q étant la quantité d'électricité, on devait avoir évidemment, d'après
la formule d'Helmholtz, A = B. Czapski trouva :
A — — 3,39B > — 9,76 pour le couple Zn | ZnCl* — AgCl diss. | Ag.
(Densité du ZnCIî = 1,25)
A=r— 2,77B < -f 1,22 — Zn | ZnCl«— AgCl diss. | Ag.
(Densité du ZnCI^ = 1,73)
A = + 4,858^ + 15,6 - Fe| FeCl^-Hg-^Cr^l Hgài = 20*C.
Azr= + 12,13B-r + «5,29 _ — — t=zi(y>C.
A = + i8,2oB zi= + 15,49 — - — t= O^C,
Czapski conclut de ces recherches qu'elles étaient favorables à la
théorie d'Helmholtz, sans cependant en fournir une démonstration
expérimentale suffisante. Bouty et Jahn ^ obtinrent ,des résultats
beaucoup plus concordants.
L'équation générale d'Helmholtz donne lieu à différentes interpré-
tations du phénomène. Gibbs admet que l'énergie chimique se com-
pose de deux parties : l'énergie libre, qui peut se transformer en
énergie électrique, et l'énergie liée, qui ne peut se transformer qu'en
chaleur, la première étant positive dans la pile, la seconde pouvant
être positive, négative ou nulle.
1. Joui*nal de Pht/sique, 1S85.
2. La Théone des ioîis et CEleclrolyse, p. 108, Hollard.
NOTIONS GÉNÉRALES D'ÉLECTROLYSK 17'
Chroustchoff et Sitnikoff^ ont demandé à l'effet Peltier^ Tex pli-
cation de cette action secondaire.
La chaleur due à Teffet Peltier peut être représentée par le terme
T TTJ^' dans lequel E indique la force thermoélectromotrice de la com-
binatson considérée.
Cette expression serait identique à celle d'IIelmholtz, à condition de
rapporter la variation avec la température à la partie thermoélec-
trique de la force électromotrice. A priori^ cette identification ne
peut être faite. ChroustchoiïetSitnikoff s'adressèrent alors à Texpé-
rience.
Ils déterminèrent très exactement les valeurs de -pr, des forces
di
thermoélectromotrices aux différents contacts des métaux et liquides
qui constituent la pile.
D'autre part, ils mesurèrent la force électromotrice de certains
couples, et ils comparèrent le chiffre obtenu à la valeur calculée en
partant de la loi de Thomson et en y ajoutant le terme dû à Teffet Pel-
tier. Voici quelques chiffres obtenus par eux :
!• Couple : Cu | SO»Cu diss. — ZiiSO» diss. | PbSO» | Pb
E mesurée = 0,61 volt à 20° G.
La loi de Thomson donne :
E = 0,383 volt,
en adoptant :
Cu, S, 0» diss. = 198,4 calories
et
Pb, S, 0« = 216,2 calories
— n a
dT
— = 0,00066 volt par degré (entre 0 et SO'» G.
et
pour le système Cu | CuSO' diss. | Cu
dE
-j-- = — 0,00011 volt par degré (entre 0 et no^» C.)
pour le système Pb | SO'Pb | SO«Zn diss. | SO^Pb | Pb.
D'où on tire d*après Féquation d'Helmholtz :
E = 0,608 volt.
1. Académie des Sciences (7 mai 1889).
2. Rappelons ici que l'effet Peltier consiste dans réchauffement ou le refroidis-
sement que Ton constate à la surface de sr^^aration de deux conducteurs différents
lors du passage d'un courant.
18 1.ES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUE^»
2» Couple : Pb 1 PbSO* - SO*Zn diss. | Zn
E mesurée = 0,50 volt à 20« C.
Loi de Thomson :
E = 0,697 volt
avec
Zn, S, 0* diss. == 248,5 calories.
i- z=z 0,00076 volt par degré pour Zn | SO'Zndiss. | Zn;
^= — 0,0001 1 volt par degré pour Pb | PbSO' | ZnSO* diss. | PbSO^ | Pb.
D*où, d après Téquation d'Helmhollz :
E = 0,506 volt.
3« Couple : Hg | Hg»Cl« | KCl diss. | AgCI 1 Ag
E mesurée = -- 0,06 volt à 20* C.
Loi de Thomson :
E = + 0,09.
^ = 0,00068 volt par degré pour Hg | Hg^CP | KCl diss. | Hg^Cl» | Hg;
^ = 0,00016 volt par degré pour Ag | AgCl | KCl diss. | AgCl | Ag.
D'où, d'après Téquation d'HelmhoItz :
E = — 0,062 volt.
L'effet Peltier donnant toujours une valeur de même signe et de
même ordre de grandeur que la différence entre les forces électro-
motrices, trouvée et calculée d'après la loi de Thomson, Chroust-
choff et Sitnikoff conclurent que l'effet Peltier est la principale cause
de la complication de la loi de Thomson, son intervention expli-
quant comment toute l'énergie chimique n*est pas convertie en
énergie électrique.
D'après les idées actuellement admises, il faut donc considérer la
force électromotrice d'une pile comme étant la résultante des forces
électromotrices produites par les actions chimiques et thermiques
ou, comme nous le verrons dans la suite, par les actions osmotiques
et thermiques.
Gonsiitution des éleotrolytes. — La première interprétation du
phénomène d'électrolyse est due à Grotthus. Grotthus admit que les
NOTIONS GÉNÉRALES D'ÉLEGTROLYSE
19
molécules d'an sel électrolysé se décomposent et se recomposent de
proche en proche, et il expliqua ainsi que les phénomènes de décom-
position n'apparaissent qu'aux électrodes.
D'après cette hypothèse, les molécules n'auraient aucune orienta-
tion avant l'application d'une force électromotrice. Dès l'application
de celle-ci, toutes les molécules s'orienteraient de la même manière,
les deux parties char- .
gées d'électricités con-
traires étant tournées
respectivement du côté
du pôle qui doit les atti-
rer.
La force électromo-
trice étant suffisante,
l'attraction dés pôles sur
les éléments voisins de-
viendrait plus grande
que la force d'affinité,
et les éléments consti-
tuants seraient mis en
liberté à ces pôles, pen-
dant que, dans tout l'électrolyte, il se produirait des échanges entre
les molécules voisines : l'élément électro-négatif d'une molécule se
recombinant avec l'élément électro-positif de la molécule voisine et
ainsi de suite. La figure 2 rend compte du phénomène ainsi expli-
qué.
Mais cette hypothèse est en contradiction avec les idées établies
depuis sur la constitution des liquides; de plus, elle n'explique pas
certains phénomènes d'électrolyse, tels que le transport des ions à
l'état combiné.
Les travaux de Clausius (1846) ont rendu inadmissible la théorie
de Grotthus. D'après Clausius, les molécules liquides font un échang e
continuel de leurs atomes, un atome quelconque pouvant se combi-
ner successivement avec d'autres atomes de charge électrique inverse.
Lorsqu'on applique la force électromotrice, les ions sont attirés au
moment où ils passent d'une molécule à une autre ; et, si la force
électromotrice est suffisante pour vaincre la force d'affinité chimique,
rion, qui se trouve au pôle qui l'attire, ne se recombine pas et se
dégage sur ce pôle pendant que l'ion contraire se dirige vers le pôle
opposé.
Fio. 2. — Hypothèse de Grotthus.
20 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Théorie de la dissociation électrolytiqne ou théorie d'Arrhénius. —
En 1887, Arrhénius a émis une nouvelle théorie qui a donné lieu à de
vives critiques, mais sur laquelle nous insisterons davantage, étant
donné le grand nombre défaits et d*observations que permet d'expli-
quer cette conception.
Cette théorie est basée sur la dissociation ^leclroly tique. Arrhénius
admet que les électrolytes sont déjà décomposés en leurs ions élec-
tro-positifs et électro-négatifs, celte décomposition n'étant que par-
tielle dans les dissolutions concentrées et augmentant de plus en
plus avec la dilution.
C'est grâce à cette décomposition préalable que Télectrolyte est
conducteur; le courant ne sépare pas les ions, il les transporte sim-
plement aux deux pôles.
Parmi les nombreuses observations qui font la base de cette tliéo-
rie, les principales sont les suivantes :
1° Pression osmoiique, — Les molécules des corps dissous exercent
au sein de la solution une pression qu'on appelle pression osmo-
tique. Cette pression est, comme l'a démontré PfefTer, proportion-
nelle à la concentration et à la température.
Van't Hoff trouva que la pression osmotique peut se représenter
par la formule identique à celle des gaz :
PV = RT.
La valeur de R ayant été trouvée la même dans les deux cas, Van't
Hoff formula la loi suivante :
La pression osmotique d'une dissolution d*une substance a la
même valeur que la pression qu'exercerait celte substance si elle
occupait à l'état gazeux le volume occupé par la dissolution.
Cette loi fut vérifiée et reconnue exacte pour un très grand
nombre de substances. Seules firent exception les substances acides,
basiques ou salines, qui constituent les électrolytes. Dans ces der-
niers cas, on trouvait une pression osmotique supérieure à celle que
prévoyait la théorie et souvent môme une pression double.
Arrhénius explique ce fait de la présence dans la solution d'un
nombre de molécules double de celui que fait prévoir la formule
chimique, par la dissociation de la molécule en ses deux ions.
2° Tension de vapeur. — Les substances dissoutes abaissent la
tension de vapeur du dissolvant à l'état pur. Ce phénomène est régi
par la loi suivante énoncée par Raoult :
La diminution relative de la tension de vapeur d'une dissolution
NOTIONS GÉNÉRALES DÉLECTROLYSE 21
quelconque est égale au rapport du nombre des molécules de la
matière dissoute au nombre total des molécules de la dissolution.
Ici aussi on constata que seuls les électrolytes faisaient exception
et qu'on ne pouvait leur appliquer la loi précédente qu'en supposant
double le nombre de molécules du corps dissous.
3® Point de congélation. — Les dissolutions ont un point de con-
gélation inférieur à celui du dissolvant.
Or on trouve que les dissolutions de différentes substances ont
un même point de congélation pour un même nombre de molécules.
Les électrolytes font encore exception à cette loi et donnent des
abaissements du point de congélation supérieurs à ce qu'indique la
théorie, ce qui impliquerait un nombre de molécules supérieur à
celui que donne la formule chimique.
On a constaté, de plus, que le rapport entre les pressions osmo-
tiques, théoriques et réelles, est égal au rapport des diminutions
relatives, théoriques et réelles, delà tension de vapeur, ces dernières
étant également en relation constante avec les abaissements du point
de congélation pour les électrolytes. .
\^ Propriétés des solutions étendues, — Les propriétés des solu-
tions salines peuvent être considérées comme représentant la somme
des propriétés de l'élément métallique et de l'élément acide.
On sait, par exemple, que tous les chromâtes sont jaunes, et les
bichromates rouges en solution; ces colorations seraient dues aux
ions CrO* et Cr^O^.
Les spectres d'absorption des solutions étendues sont la super-
position des spectres de l'élément acide et de l'élément basique.
I^^chaleur dégagée par la neutralisation des acides et des bases
en solution étendue est constante, pour les différents acides et les
différentes bases. La théorie d'Arrhénius explique le phénomène de
la façon suivante : soit AH l'acide, et MOH la base. La première
solution ne renferme que des ions A et des ions H; la seconde, des
ions M et des ions OH; après le mélange, la solution ne renferme que
des ions M et des ions A. La réaction peut être représentée par
 + H + M + OH = M_^ + I|20.
Dans tous les cas, il n'y a donc que la chaleur dégagée par la for-
mation de l'eau à partir des ions H et OH.
Ostwald a trouvé que le changement de densité résultant de la
neutralisation d'un acide par différentes bases, en solutions très
22 LES ACCUMUIJITEURS ÉLECTRIQUES
étendues, est indépendant de la nature de Tacide et de la base. La
théorie d'Arrhénius explique aisément ce résultat, puisque le phéno-
mène de neutralisation se réduit dans tous les cas à la formation de
la molécule H*0.
On sait également que, pour les dissolutions étendues, le pouvoir
rotatoire d'une base active est indépendant de Tacide avec lequel
elle est combinée, ce qui s'explique par la dissociation des sels en
leurs ions.
La chimie analytique présente également certains faits qui
témoignent en faveur de la liberté des ions : Tazotate d'argent, par
exemple, précipite le chlore de Tacide chlorhydriqueet des chlorures,
mais non de Tacide chlorique ; dans le premier cas, le chlore serait à
rétat d'ion libre dans la solution; dans le deuxième, ce serait
rion CIO».
il en est de même aussi pour le sulfhydrate d*ammoniaque, qui
précipite le fer de ses solutions, et non pas du ferrocyanure de
potassium.
5* DUcusBion de la théorie dArrhénius, — Cette théorie a été
vivement critiquée ; on a objecté en premier lieu qu'il était difficile,
par exemple, de concevoir des ions libres de K et de Cl dans une
solution de chlorure de potassium. A cela on peut répondre avec les
partisans de la théorie d'Arrhénius que ces ions se présentent sous
forme atomique avec . une charge d'électricité qui les protège contre
l'action de Teau, tandis que nous ne les connaissons à Tétat libre que
sous la forme moléculaire.
Quoi qu'il en soit, au point de vue de la séparation absolue d'un
sel en ses deux ions, il n'en reste pas moins vrai que cette théorie
est la plus importante, par suite du nombre considérable de faits
qu'elle a permis d'expliquer et de prévoir.
Conductibilité des électrolytes. — Dans la mesure de la résistance
des électrolytes, il y a à tenir compte des phénomènes de polarisa-
tion, d'électrolyse, etc. Aussi les méthodes qui servent pour la mesure
des résistances métalliques ne peuvent-elles être employées ici.
Deux méthodes principales sont appliquées :
La méthode éleclrométrique consiste à disposer en série la résis-
tance électroly tique à mesurer et une résistance connue. Le rapport
des différences de potentiel que l'on mesure soit par opposition, soit
par la méthode du condensateur, soit par toute autre méthode, donne
le rapport des résistances.
NOTIONS GÉNÉRALES DÉLECÏROLYSE 23
Le liquide est contenu dans un tube de verre horizontal, commu-
niquant par des ouvertures très étroites avec quatre tubes verticaux
de même diamètre, dans lesquels plongent des lames de platine ;
les deux extrêmes amènent le courant; la différence de potentiel
est prise entre les deux intermédiaires.
Dans une deuxième méthode, la résistance est mesurée à Taide du
pont de Wheatstone, à condition de remplacer le courant continu
par un courant alternatif et le galvanomètre par un téléphone.
On observe que la conductibilité spécifique d'un électrolyte dimi-
nue lorsque décroît la concentration, mais sans lui être proportion-
nelle. Si on appelle m le nombre des molécules dissoutes dans 1 litre
de dissolution (en supposant le poids moléculaire du corps exprimé
en grammes), et c la conductibilité, qui tend vers O lorsque la concen-
tration diminue (O étant la conductibilité de Teau), on trouve que le
rapport
c
tend vers une limite finie.
u est appelé la conductibilité moléculaire de la dissolution ; elle
augmente lorsque la concentration diminue et tend vers ^t^ .
D'après la conception d'Arrhénius, la conductibilité moléculaire ne
dépend que du nombre des molécules dissociées et doit augmenter
avec la dilution, pour devenir constante aux grandes dilutions ; à ce
moment, en effet, toutes les molécules sont dissociées en leurs
ions.
Le rapport -*—> qui donne alors la mesure du nombre des molé-
P-oo
cules dissociées, a été désigné sous le nom de coefficient de disso-
ciation.
D'après la théoried'Arrhéniusetaussid'aprèslesloisdeKohlrausch,
lois qu'on verra plus loin, il est permis d'émettre, au sujet de la pro-
pagation du courant à travers un électrolyte, l'hypothèse suivante :
pendant l'électrolyse, ce sont les ions qui transportent avec eux
l'électricité par un véritable phénomène de convection ; l'ion électro-
positif, chargé positivement, est entraîné dans le sens du courant;
l'ion électro-négatif, c1iargénégativement,est entraîné en sens inverse.
Ces ions, dans leurs mouvements, sont soumis à des frottements de
la part du dissolvant qu'on peut considérer comme un milieu inerte.
On peut, par suite, concevoir que ces ions se déplaceront avec des
vitesses différentes.
24 LES ACCUMUÎJITEURS ÉLECTRIQUES
Le phénomène connu sous le nom de transport des tons devient
ainsi parfaitement explicable. Lorsqu'on électroljse un sel, du sul-
fate de cuivre par exemple, si on a en soin de séparer les deux pôles
par un cloisonnement, on trouve que la perte de concentration n'est
pas la même dans les deux . compartiments et que la concentration
en sulfate de cuivre est plus grande à Tanode qu'à la cathode.
Dans ce cas, on appellera nombre de transport ou nombre
d'Hittdorf de Tion Cu le rapport entre le cuivre transporté et le
cuivre déposé, ou encore la fraction d* équivalent perdu à la cathode.
Si n est ce nombre, on a évidemment pour le nombre de transport
n' de l'ion SO* :
n = \ — n.
En appelant v la vitesse de Tion Cu, et v la vitesse de Tion S0\
on démontre aisément* que
t ^ , v'
et n :=.
r -f r V + V
Le phénomène peut être interprété d'une façon très simple. Si on
considère en effet une solution de sulfate de cuivre pour laquelle on a :
n=0,66 et n = 0,33
(ce qui signifie que la perte de concentration est deux fois plus
grande autour de la cathode qu'autour de l'anode), on peut repré-
SO*
so* O O O O O
Cu D D D n n
O O O O O so* ^
n n D n D ci/
oooooooooso*
n D D — jT ci/^
CaD D D D D n n
Fio. 3 et 4. — Transport des ions.
senter* les cathions Cu par des carrés et les anions SO* par des
cercles (fiff. 3 et 4 ci-dessus). Au début, la concentration est la même
. 1. Hoilard, Théorie des ions et VElectrolt/se.p. 49.
2. Nous représenterons toujours, dans la suite, les ions par le symbole sur-
monté d'un nombre de charges positives ou négatives correspondant à la valence
de cet ion.
NOTIONS GÉNÉRALES D'ÉLECTROLYSE 25
autour de chaque électrode, et le trait vertical de la figure 3 sépare
en deux moitiés égales les ions. Après un certain temps de passage
du courant, la perte de concentration, deux fois plus forte du côté
de la cathode, peut se traduire par un déplacement vers Tanode de
— + +
deux fois plus d'ions SO* qu'il n'y a d'ions Cu déplacés vers la
cathode. Les pertes de concentration aux deux pôles sont donc don-
nées par les longueurs v et v {fig. 4), qui représentent par consé-
quent respectivement les chemins parcourus pendant le même temps
par les cathions et les anions, c'est-à-dire les vitesses relatives
de ceux-ci.
M. Bouty, après de remarquables études sur la conductibilité des
électrolytes, partagea les sels neutres en sels normaux et sels
anormaux, les premiers obéissant à la loi suivante : la conductibilité
moléculaire limite \j.^ a la même valeur pour les sels neutres
normaux; cette valeur correspond à 0,081 ohm-cm par molécule-
gramme par litre, à la température de 0**C.
Cherchant une autre distinction entre les sels normaux et les
sels anormaux, M. Bouty a trouvé que, pour les premiers, les nombres
de transport des ions sont égaux à 0,5 et qu'ils en diffèrent pour
les sels neutres anormaux.
Cependant, comme conclusion de ses travaux, M. Kohlrausch
n'admet pas ces distinctions et émet les deux lois suivantes :
!• La conductibilité moléculaire limite d'un électrolyte quelconque
est égale numériquement à la somme de deux nombres caractéris-
tiques des deux ions qui le composent ;
2° Ces nombres caractéristiques des ions sont proportionnels à
leurs nombres de transport.
Il en résulte évidemment qu'on connaîtra la conductibilité d'un
électrolyte par une simple addition des nombres caractéristiques
des ions qui le composent.
Voici quelques-uns de ces nombres, à la température de 23°, 8 C. :
Cl 6,58X10-2 H 32,35X10-2
Br 6,73 K 6,58
1 6,73 Na 4,46
AzO* 5,84 Li 3,43
CI03 5,34
C10«........ 6,21
Poar la conductibilité moléculaire limite du chlorure de sodium,
on aura :
l^oo = - = (6,58 + 4,46) 10-2 — qj i
26 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
par molécule-gramme par litre. Les nombres de transport n de Cl
et v! de Na seront déterminés par :
n + n=.l et -, = — .
Les lois de Kohirausch sont en complet accord avec la théorie
d'Arrhénius, et peuvent être déduites théoriquement de la théorie
du transport des ions^
Variation de la conductibilité avec la température. — A l'inverse
des résistances métalliques, les électrolytes ont une conductibilité
qui augmente avec la température.
Si on appelle R^ et R/ les résistances d'un électrolyte à 0 et
à t^ C, on a :
R, = Ro (1 - «0-
Le coefficient de température a a été trouvé le même pour tous les
sels normaux.
Ce coefficient est variable avec la concentration; il augmente
quand la concentration diminue et tend vers une valeur constante
pour les grandes dilutions.
1. P. Janet, Transport des ions (C Éclairage électrique, 28 sepembre 1895).
CHAPITRE 111
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCDlIUIiATEDR AU PLOHB
Généralités sur les accumulateurs. — Nous avons défini par accu-
mulateur, ou plus correctement pile ou couple réversible, tout
générateur électro-chimique d'électricité capable d'être, après son
épuisement, régénéré dans son état chimique initial à Taide d'une
source extérieure d'énergie électrique.
Pendant son fonctionnement à la décharge, l'accumulateur devra
donc être considéré comme une simple pile. A la charge, il agira
comme une cuve électroly tique.
Au point de vue chimique, il convient d'étudier les différentes
transformations dont sont le siège les parties constitutives de l'ac-
cumulateur : électrolyte, anode et cathode, pendant les différentes
phases du fonctionnement.
De même que dans la pile, la force électromotrice développée ici
sera d'autant plus élevée que ces réactions chimiques seront suscep-
tibles d'un dégagement de chaleur plus considérable, abstraction
faite, ainsi que nous avons vu précédemment, de la quantité de
chaleur qui peut rester confinée dans Taccumulatcur.
Quant à l'énergie totale que fournit l'accumulateur pendant sa
décharge, elle est, comme pour la pile, proportionnelle à sa force
électromotrice d'une part, et, d'autre part, à la quantité d'électricité
dépendante, ainsi qu'on sait, des masses des éléments entrant en
réaction et des équivalents électrochimiques de ceux-ci.
Après la décharge, l'accumulateur se distingue de la pile par sa
régénération pratique et économique. Alors que, pour un fonction-
nement ultérieur de celle-ci, les substances épuisées doivent être
remplacées par des substances fraîches, opération très coûteuse
28 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
en général, il suffit, pour rendre aux composés cliîmiques épuisés
dans raccumulateur leur activité première, de faire passer dans
celui-ci un courant de sens inverse à celui de la décharge ; c'est cette
opération que Ton appelle la charge. Cette charge électrique, pen-
dant laquelle les réactions chimiques doivent être inverses de celles
de la décharge, exige des conditions particulières de l'élément qui
la subit, conditions si difficiles à réaliser que bien peu de piles
connues sont parfaitement réversibles. Ces conditions sont réalisées
dans le couple plomb | acide sulfurique | peroxyde de plomb, dont
nous allons d'abord faire l'étude.
Constitution chimique des électriodes de raccumulateur au plomb.
— Lorsque furent découverts les premiers couples réversibles, on
croyait que, sous Tinlluence du courant primaire, les électrodes se
polarisaient physiquement, acquérant ainsi une charge électrosta-
tique positive sur une électrode, négative sur l'autre. D'où le nom
de courant de polarisation donné au courant secondaire.
On sait maintenant que l'accumulateur est une pile réversible
transformant l'énergie chimique en énergie électrique à la décharge
et Ténergie électrique en énergie chimique à la charge.
Dans ses diiïérents états, l'accumulateur au plomb subit, par con-
séquent, des transformations chimiques qu'il importe tout d'abord
de connaître. On verra que, si certaines de ces réactions chimiques
sont unanimement admises, d'autres, au contraire, donnent lieu
actuellement encore à des discussions.
A priori, il peut paraître simple de déterminer exactement la cons-
titution chimique des électrodes dans leurs différents états par les
procédés analytiques connus. En réalité, de grosses difficultés se
présentent. Lorsque l'élément est chargé, les faits sont relativement
simples, et l'accord est actuellement fait entre les différents auteurs
au sujet de la constitution de l'accumulateur en cet état : à l'anode,
la matière active est le peroxyde de plomb PbO^ ; à la cathode, elle
est constituée par du plomb métallique Pb (comme composition
chimique, abstraction faite ici des différences d'état physique) ;
quant à félectrolyte, c'est l'acide sulfurique H'SO^ plus ou moins
^lllué.
Sur la composition chimique à la fin de la décharge, des incerti-
tudes subsistent encore. C'est qu'en effet l'utilisation du peroxyde de
plomb à l'anode et celle du plomba la cathode ne sont jamais totales,
de sorte que l'analyse chimique indique une composition complexe
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 29
pouvant être un mélange de sulfate ou d'oxydes simples de plomb
ou une combinaison définie.
Si maintenant on examine les résultats, non plus qualitativement,
mais quantitativement, et que Ton recherche la proportion des diffé-
rentes substances produites pendant la décharge en fonction de la
quantité d'électricité débitée, l'analyse chimique est soumise à
d'autres causes d'erreur : la matière active ne travaillant pas unifor-
mément en profondeur ni même sur toute la surface de la plaque, de
grosses erreurs peuvent être commises si on s'en rapporte à un
échantillon ; d'autre part, pendant l'analyse même, la composition
des substances peut varier légèrement : c'est ainsi que les oxydes, en
présence de l'acide sulfurique, peuvent passer à l'état de sulfate, que
le plomb spongieux peut s'oxyder, puis se sulfater, etc.
L'analyse chimique exige des précautions très minutieuses. Mal-
heureusement elles ne paraissent pas toujours avoir été prises dans
un certain nombre de travaux que nous analyserons.
Au sujet des transformations chimiques, il est, en outre, certains
points sur lesquels l'analyse chimique ne peut se prononcer. -
C'est ainsi, par exemple, qu'elle est impuissante à montrer si le
sulfate de plomb trouvé sur la négative est produit par sulfatation
directe du plomb ou par sulfatation des oxydes Pb^O ou PbO, qui
seraient alors des produits intermédiaires.
Dans la suite, l'étude des différents phénomènes dont l'accumula-
teur est le siège nous fixera peu à peu sur ces aifférents points.
Pour rinstant, nous devons analyser ici toutes les différentes théories
chimiques qui ont été émises, quitte à les réfuter ou à les discuter
plus tard.
Mentionnons cependant que la théorie qui reste le plus en accord
avec les faits est celle de la double sulfatation. D'après cette théorie,
il y a pendant la décharge transformation du peroxyde de plomb à
l'anode et du plomb à la cathode, en sulfate de plomb, la quantité de
celui-ci étantproportionnelle au nombre d'ampères-heures débités, et la
matière active à la fin de la décharge se présentant sous la forme
d'un mélange de ce sulfate avec les matières actives non utilisées. A
la charge, le sulfate de plomb se transforme à nouveau en peroxyde
à la positive et en plomb à la négative, pendant que l'électrolyte,
dont la concentration en acide sulfurique avait diminué pendant la
décharge, remonte à sa concentration initiale.
Nous pourrions étudier séparément les variations de composition
chimique de chacune des électrodes et de l'électrolyte. Cependant,
30 LES ACCUMUIATBUR8 ÉLECTRIQUES
comme les nombreux travaux effectués à cet effet se rapportent en
général à ces trois parties constituantes de Taccumulateur, nous
croyons préférable, pour la simplicité de Texposé, d'analyser succes-
sivement chacun de ces travaux en suivant sensiblement Tordre chro-
nologique. Nous résumerons d'ailleurs en fin de chapitre les diffé-
rentes théories et hypothèses.
Comme, indépendamment des réactions principales, il peut se pro-
duire pendant le fonctionnement de l'accumulateur d'autres réac-
tions dues à Télectrolyse de l'acide sulfurique, nous commencerons
par étudier celles-ci. Cet ordre est indispensable puisque, comme
nous le verrons, certaines théories, comme celle de G. Darrieus,
par exemple, reposent sur quelques-unes de ces réactions.
Pour cette raison, nous allons examiner la production des composés
suroxygénés ainsi que l'occlusion des gaz hydrogène et oxygène
pendant l'électrolyse de l'acide sulfurique.
Sur les produits suroxygénés de Téleoirolyse de l'acide sulfurique.
— Lorsqu'on électrolyse une solution d'acide sulfurique dans l'eau,
on trouve, comme produits principaux^ l'oxygène à l'anode et l'hy-
drogène à la cathode, qui se dégagent à l'état gazeux.
Cependant d'autres produits peuvent être formés dans le cas de
fortes concentrations d'acide et de densités de courant élevées.
C'est ainsi qu'un acide très concentré peut se réduire à la cathode
en donnant de l'acide sulfureux, de l'hydrogène sulfuré et même du
soufre. Nous ne nous étendrons pas sur l'obtention de ces corps, qui
nécessite une concentration qui n'est jamais employée dans l'accu-
mulateur.
A l'anode, il peut se former, indépendamment de l'oxygène, de
l'acide persulfurique H^S^O*, de l'eau oxygénée H'O^ et de l'ozone.
C'est Berthelot qui, le premier, a montré, en 1878, que l'acide per-
sulfurique peut être obtenu par électrolyse de l'acide sulfurique et
qu'il se forme en même temps de l'eau oxygénée par suite d'une
réaction entre l'acide persulfurique et l'acide sulfurique étendu.
Cet acide, qui cristallise à 0'' C, est très instable : il se décompose
spontanément, au bout de quelques jours, à l'état sec ; en solution
aqueuse, il se détruit rapidement; on peut le conserver quelque
temps dans une solution sulfurique, mais il se décompose peu à peu
en dégageant de l'oxygène.
Berthelot a trouvé que les proportions d'acide persulfurique et
d'eau oxygénée dépendent de la concentration de l'acide sulfurique
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PI^MB
3i
et que, pour obtenir ce dernier corps H^O*, il est nécessaire d'eni-
ployer des densités diacide supérieures à 1,30 et de grandes
densités de courant.
L'acide persulfurique se décompose en eau oxygénée après cessa-
tion du courant. Ces deux corps offrent à peu près les mômes réac-
tions; mais Teau oxygénée seule agît sur le permanganate de
potassium. Berthelota donné le nom d' « oxygène actif» au composé
oxydant de Tacide sulfnrique électrolysé.
Fr. Ricbarz * a déterminé les conditions de formation des trois
corps : ozone, eau oxygénée et acide persulfurique.
Les trois tableaux suivants résument les résultats de ces recherches,
qui ont été effectuées en électrolysant Tacide sulfurique à Taide
d^électrodes en platine.
TABLEAU 2
INFLUENCE DE LA DURÉE DU COURANT
DURÉE
bC PASSAGE DU COCRAXT
OXYGÈNE DISPONIBLE
ACCROISSEMENT PAR 1/4 HEURE 1
en ozone dégagé
ac.H2S-^08 dissous
de l'orone
de HSSS08 dissous
i/4 heure
0,61
33,96
0,61
33,96
2 heures
6,00
499
0,77
^3,6
4 —
41,3
308,4
0,66
43,7
7 —
23,0
393,9
0,97
7,1
8 —
62,2
406,9
0,8
+ 3,2
9 ~
30,4
402
ifi
- i,2
Après un certain temps, la quantité de H'S^O^ reste à peu près
constante par suite de la réduction de ce corps par Thydrogène à la
cathode.
1. Lumière éUclrique, t. XV,p. 514, et t. XXlll, p. 172 ; — WiedmanrCs Annalen,
t XXIV, p. 183 à 209.
32
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU 3
LNFLUKNGE DK LA DENSITÉ DU COLKANT
VOLUME
OXYGÈNE DISPONIBLE
OAZ TOÎINAMT
en cm3
dans Pozone
dans HîS-O»
285
l,i
45,6
197,1
0,61
34,0
136,4
0,26.
24,7
90,02
0,11
16,25
51,36
0,04
8,58
22,43 -
2,32
Non S'it?
7,25
3,43
1,80
< 0 03
mesurable ^^^^^^^
' 0,002
1
TABLEAU 4
LNFLUKNGE DE LA CONCENTRATION
OXYGÈNE DISPONIBLE ||
DENSITÉ
H-^SOi daDS
100 parties d'acide
dans l*ozone
dans H2S-i08
dans li^O^
1,069
«0,1
0,11
0,62
0
1 1,143
19,8
0,18
6,79
0
( 1,210
28,3
0,11
16,25
0
1,302
39,5
0,10
22,01
0
1,406
50,7
0,15
18,76
0
1,502
60,0
0,06
4,80
2,54
1,607
69,4
0,05
3,49
3,43
1,705
77,6
0,07
2,55
4,17
1,812 .
89,4
0,07
1,21
2,61
L'ozone était dosé avec Tiodure de potassium :
4KI + 203 + 2H20 z= 4K0H + SP + 202,
riode étant titré avec Thyposulfite en présence de l'amidon :
2Na2S203 + 21 = 2NaI +Na2S''06.
l:;
THÉORIE CnrMIQUK DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 33
Le dosage de l'acide persulfurîque était effectué à Taide du sulfate
ferreux :
4FeS0^ + SW = 2Fe2 (S0»)3,
la différence dans le titre du sulfate ferreux avant et après Topéra-
tion étant mesurée pair le permanganate de potassium.
L'eau oxygénée était titrée par le permanganate de potassium en
solution étendue :
Mn*0«Ka 4- 2Hao« = 2K0H + Mn^OMl^ + 60.
A la densité 1,209, avec des électrodes en platine, à la température
0*C., il ne se produit pas d'eau oxygénée en quantité appréciable, et
la quantité d'ozone est toujours très faible par rapport à celle de
lacide persulfnrique.
L'acide persulfurique formé à l'électrode positive est partiellement
réduit à la négative. La quantité M de cette substance qui existe à
un moment donné t parait représentée par
M=: A{i— é» "');
elle tend vers un certain maximum quand t croît indéfiniment.
La quantité d'acide persulfurique produite par le passage d'une
quantité d'électricité donnée croît avec la densité au courant, tant
que l'élévation de température produite par ce courant est négli-
geable. La quantité d'ozone croît plus rapidement encore.
L'eau oxygénée ne commence à apparaître que quand l'acide est
suffisamment concentré (60 0/0 d'acide). Le maximum est obtenu
avec une liqueur renfermant 80 0/0 d'acide. Le rapport .de l'eau oxy-
génée à l'acide persulfurique croît avec la concentration. La quantité
d ozone paraît plus faible dans le cas de liqueurs concentrées.
Tous les résultats relatifs à Tozone sont d'ailleurs assez incertains.
On constate dans toutes les expériences un déficit en oxygène par
rapport à la quantité théorique. Ce déficit provient de l'absorption de
gaz tonnant par les électrodes et aussi de la réduction de l'acide
persulfurique.
Dans des expériences effectuées à basse température, le tube à élec-
trolyse étant entouré d'eau et de glace, le professeur Macleod ^ a
trouvé que la quantité d'ozone fournie par Télectrolyse de l'acide
J. Lumière électrique, t. XXI, p. 226.
34 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
sulfurique est maxima pour les densités d'acide comprises entre
1,075 et 1,10, etqu*il s'en forme 16 à 17 0/0, en poids, de l'oxygène.
G. H. Robertson admet également que le produit primaire de
Télectrolyse des solutions de H^SO* est Facide persulfurique H*S*0*,
instable, qui, après cessation de Télectrolyse, donne H^O^, en
quantités variables suivant la densité de la solution. Il trouve qu'il
s'en forme d'autant plus que la densité de courant est plus grande.
Concentrée, l'eau oxygénée est instable ; mais, diluée, elle peut sub-
sister longtemps après disparition de H^S^O*,
H'O^ étant décomposée par les métaux spongieux et par le
peroxyde de plomb PbO^ en donnant de l'oxygène, cet auteur
explique ainsi le dégagement d'oxygène que l'on constate après
charge sur la plaque peroxydée.
Robertson a d'ailleurs constaté la présence de l'oxygène actif dans
tous les états de l'électrolyte de l'accumulateur au plomb, cet oxy-
gène actif étant dû à la présence de H*S*0' et H^O' en proportions
variables. Pendant la charge, H-S'O® est prépondérant; pendant
la décharge, la quantité de H^O^ augmente graduellement; tandis
que, dans un élémentqui est resté en repos quelque temps, il n'existe
guère que H^O^.
L'oxygène actif se forme dès l'établissement du courant; il décroit
ensuite légèrement et augmente finalement jusqu'à une quantité un
peu supérieure' à la quantité initiale. Le début, tant de la charge
que de la décharge, est toujours accompagné d'une augmentation,
excepté dans le cas des éléments qui ont été longtemps inactifs.
Remplaçant dans un élément l'acide sulfurique par le sulfate de
sodium, Robertson trouva moins d'oxygène actif. Il attribue ce fait
à la moindre proportion de H^O*.
Il donne encore la preuve suivante de la formation de H^O^. L'acide
ordinaire contient un peu de manganèse et, lorsqu'on le soumet à
l'électrolyse, on observe pendant la charge une coloration rouge
particulière. Or, si l'on enlève le liquide de l'élément, cette colo-
ration disparaît rapidement. Comme H^S^O® n'a pas d'action sur le
permanganate, tandis que H^O^ le décolore, la disparition de la
couleur est une preuve de l'existence de ce dernier.
Dans leurs travaux, Gladstone et Tribe ont observé d'autre part que
le dégagement d'oxygène provenant du peroxyde de plomb chargé,
séparé de son support, doit être dû à la présence de traces d'un
corps décolorant le permanganate de potassium, et semblant être
l'eau oxygénée ou l'ozone.
THEORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 35
Signalons encore que Barber- Starkey donne, comme preuve de
la présence del'eau oxygénée, ce fait que Tintroduction de carbonate
de soude dans Télectrolyte a pour effet de diminuer la force électro-
motrice initiale. On sait que Télectrolyse du sulfate de sodium
donne lieu à la formation de NaOU dont une trace décompose Teau
oxygénée * ,
Occlusion des gaz hydrogàne et oxygène dans les plaques. — On
connaît le phénomène d'occlusion que présentent les différents
métaux à des degrés différents.
Certains auteurs ont prétendu que, dans Taccumulateur au plomb,
il y avait occlusion de Thydrogène sur le plomb de la négative et de
loxygène sur le peroxyde de la positive, la recombinaison de ces
deux gaz pendant' la décharge causant ainsi la force électromotrice
de raccumulateur, 11 convient donc de mentionner ici les travaux qui
ont été entrepris pour réfuter cette hypothèse.
Gladstone et Tribe^ ont recherché la quantité d'hydrogène occlus
ou combiné au plomb.
S'appuyant sur ce fait que Thydrogène occlus réduit le chlorate de
potassium en chlorure, ils ont trouvé que la quantité de celui-ci est
presque inappréciable ; mais ils admettent cependant que, môme en
si petite quantité, cet hydrogène occlus peut être la cause de Taug*
mentation de la force électromotrice, qui se produit, comme nous le
verrons, à la fin de la charge.
Afin de déterminer la quantité de gaz occlus dans les plaques,
Frankland ^ fit Texpérience suivante :
Deux spirales de plomb formant un accumulateur furent chargées
complètement, puis introduites séparément dans des récipients où
on pouvait faire le vide et extraire les gaz. L'électrode négative
étant chauffée jusqu'à la fusion, et l'électrode positive un peu au-
des.sous du point de décomposition du peroxyde, on ne retira que
des traces très faibles d'oxygène et d'hydrogène.
G. Newmann et F. Streintz^, après avoir constaté la présence
d'hydrogène occlus dans une plaque de plomb chargée au pôle néga-
tif, déterminèrent la quantité d'hydrogène que peut absorber le
i. Oq verra plus loin qu'uae telle addition peut provoquer une baisse de force
électromotrice, par suite d'une simple diminution de la concentration de Tacide
solfurique.
2. Lumière électrique, t. IX, p. 25.
3. Lumière e'iec trique, t. XII, p. 231.
4. Lumière électrique, t. XLV, p. 592, 1892.
36 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
plomb, en chauffant une lame de ce métal dans un courant d*bydro-
gène, en chassant l'hydrogène en excès par Tacide carbonique, puis
faisant passer un courant d'oxygène sur le plomb chauffé. L'hydro-
gène occlus se combinant avec l'oxygène donnait de Teau qu'on
recueillait dans des tubes à chlorure de calcium. Ils trouvèrent ainsi
que le plomb absorbe environ 11 0/0 de son volume d'hydrogène.
Les gaz occlus dans les électrodes de l'accumulateur au plomb
n'existant qu'en quantités très petites, on ne peut pas leur attribuer
la cause de la force électromotrice constante. D'ailleurs Gladstone et
Hibbert ^ font remarquer que la force électromotrice ne peut pas
être due à la présence d'oxygène à la positive et d'hydrogène à la
négative, car ce couple ne donne que 1,5 volt, alors que l'accumula-
teur au plomb donne environ â volts.
Ces traces de gaz occlus peuvent cependant jouer un certain rôle
et expliquer, ainsi que nous le verrons, certains phénomènes passa-
gers.
Quant aux réactions chimiques principales, elles vont être exami-
nées dans les travaux suivants.
Travaux de Planté. — Après avoir trouvé que le voltamètre à fils
de plomb était le plus actif, Planté en détermina les causes. Il trouva
que la matière brune formée au pôle positif est du peroxyde de
plomb adhérent et insoluble. Citons ce passage de ses Recherches sur
r électricité ^ :
Cette adhérenceet cette insolubilité du peroxyde de plomb, jointes à
son affinité pour l'hydrogène, en raison du degré élevé de son oxydation,
contribuent à faire produire, par un voltamètre à électrodes de plomb, un
courant secondaire plus intense et déplus longue durée que celui de tous
les autres métaux.
Le plomb recouvert de peroxyde de plomb se comporte, en effet, dans
Teau acidulée par l'acide sulfurique, d'une manière exactement inverse
de celle du zinc dans le môme liquide.
11 tend à décomposer l'eau, en s'emparant de l'hydrogène, et à devenir
le pôle positif d'un couple, si on l'associe à du plomb non oxydé, tandis
que le zinc pur tend ù décomposer l'eau en s'emparant de l'oxysçène, et
devient le pôle négatif d'un couple qu'il forme avec un aulre métal.
A cette cause de développement d'un courant secondaire par' le volta-
mètre à électrodes de plomb, s'ajoute encore reffet produit sur le fil ou la
lame du pôle négatif, lorsque le circuit du voltamètre est fermé sur lui-
même, après le passage du courant primaire.
1. Lumière électrique, t. XLV, p. 188.
2. Planté, Recherches surVêlectriciléy p. 17.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEIR AU PLOMB 37
Sous Taction du courant primaire, la lame de plomb placée au pôle
négatif ne subil pas un changement aussi marqué que celle du pùle posi-
tif. Cependant, comme le plomb est toujours plus ou moins oxydé par son
exposition à Tair, elle est ramenée à un état métallique plus parfait par
l'hydrogène éminemment réducteur de la pile, et sa nuance passe du gris
bleuâtre à un gris blanc beaucoup plus clair.
Lorsqu'on ferme ensuite le circuit secondaire, l'eau étant décomposée
à l'intérieur du couple, en même temps que Thydrogène se porte sur la
lame peroxydée, Toxygène se porte sur la lame maintenue précédemment
métallique par le courant primaire et l'oxyde légèrement. Celte oxydation
est même visible, car la lame de plomb négative se ternit immédiatement
dès qu'on ferme le circuit secondaire. Une lame de plomb seule ou asso-
ciée à une autre lame identique ne s'oxyderait pas ainsi dans l'eau acidu-
lée par l'acide sulfurique, et ne donnerait naissance à aucune force
éleclromotrice, pas plus que le zinc pur ou amalgamé dans les mêmes
fonditions. Mais, de même que la liaison du zinc pur ou amalgamé avec
un autre métal moins attaquable, plongeant également dans l'eau acidulée,
ou mieux encore dans un liquide pouvant se combiner avec l'hydrogène,
détermine l'attaque du zinc, et, par suite, le développement d'un courant,
de même la liaison d'une lame de plomb ordinaire avec une lame de
plomb peroxydée, qui tend à décomposer l'eau en s'emparantde l'hydro-
gène, détermine en même temps l'oxydation de l'autre lame, et, par suite,
le développement d'un supplément de force électromotrice provenant de
cette oxydation.
Telle est la double action chimique qui se produit dans un voltamètre
à électrodes de plomb, dès qu'on ferme le circuit secondaire après la
rupture du courant primaire, et telle est la double cause du développe-
ment du courant secondaire énergique obtenu avec ce métal.
On voit ainsi que Planté savait qu'à la charge l'électrode positive
se peroxyde pendant que l'électrode négative se réduit ; et qu'à la
décharge la première se réduit, alors que la seconde s'oxyde.
Dans ce dernier cas, Planté admet même que la réduction du
peroxyde peut aller jusqu'au plomb métallique et que Tôxydation
du plomb peut aller jusqu'au peroxyde.
Il insiste^ sur Toxydation de la lame négative qui.change visible-
ment d'aspect après la décharge et passe de la teinte gris clair du
plomb métallique à une teinte d'un gris plus foncé; c'est ce qu'il
appelle le voile d'oxyde produit pendant la décharge.
Travaux de Faure. — Après Planté, Faure étudia également les
réactions chimiques qui se produisent dans les accumulateurs. 11 fit
des analyses répétées et trouva, tout comme Planté, que le phéno-
mène se traduit en somme par un simple transport d'oxygène dans
1. Loc. cit., p. 63.
38 LES ACCUMUIATEUUS ÉLECTRIQUES
des sens opposés selon qu'on a affaire à la charge ou à la décharge.
Mais Faure est plus explicite et il détermine le degré d'oxydation
auquel arrivent les deux électrodes après la décharge. D'après lui,
le plomb réduit s'oxydeen Pb*0, tandis que le peroxyde se réduit en
sesquîoxyde Pb^O^ d'après l'équation
2Pb + 2PbO« = Pb20 + Pb*03.
Il trouve d'ailleurs que cette action n'intéresse qu'une faible par-
tie de la quantité totale de matière active de ses plaques et qu'il éva-
lue à environ 10 0/0.
Ni Planté ni Faure n'ont songé à la formation possible du sulfate
de plomb. Gladstone et Tribe ont, les premiers, démontré celle-ci.
Travaux de Gladstone et Tribe. — Théorie de la double sulfatation.
—- Vers 1882, Gladstone et Tribe * publièrent leurs travaux relatifs
aux réactions chimiques dont l'accumulateur au plomb est le
siège.
Ils trouvèrent qu'après la formation les plaques positives sont
constituées par du peroxyde de plomb et les plaques négatives par
du plomb spongieux, qu'il s'agisse d'éléments Planté ou Faure.
La décharge ayant lieu dans l'eau, ils ont constaté que le peroxyde
se réduit en protoxyde jaune et que le plomb spongieux s'oxyde en
hydrate de protoxyde blanc, d'après l'équation :
PbOa + 2H20 + Pb = PbO + H«0 + Pb {0H)2.
Dans l'eau acidulée sulfurique, l'analyse leur indiqua la présence
de sulfate de plomb aux deux électrodes, sulfate de plomb mélangé
au peroxyde et au plomb spongieux non utilisés. Ils expriment alors
les réactions chimiques qui s'accomplissent pendant la décharge
par les équations :
Pb02 4- 2IPS0' + Pb =: PbO + H20 + H^SO» + PbSO*
et
PbO + H2S0'' = PbSO* -f H^O,
qu'on peut traduire finalement par l'équation unique :
Pb02 -f 2H2SO^ + Pb zir PbSO» + 2H20 + PbSO».
La charge ramenant ensuite la matière positive à l'état de peroxyde
et la matière négative à l'état de plomb spongieux, il résulte de
1. Lumière électrique, t. VII, p. 284, et t. VIll, p. 122.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 39
réquatioQ précédente que le sulfate de plomb doit se peroxyder à la
positive et se réduire à la négative. L'équation de charge est ainsi
Féquation précédente lue de droite à gauche.
L'oxydation du sulfate ayant été admise, mais sa réduction con-
troversée, notamment par le D' Oliver Lodge et par sir William
Thomson, Gladstone et Tribe soumirent à Faction du courant des
lames de platine recouvertes de 20 grammes de sulfate de plomb
maintenu par du papier parchemin. L'une était placée comme posi-
tive, l'autre comme négative, dans une solution d'eau acidulée sul-
furique, et chargées toutes deux à 1 ampère. La peroxydation du sul-
fate se faisait très rapidement. La réduction était au contraire très
lente, et Thydrogène se dégageait en grande partie d'abord^; mais,
apcès vingt-quatre heures, de petites taches noires de plomb réduit
commençaient à apparaître, s'étendant ensuite peu à peu, la trans-
formation complète du sulfate en plomb spongieux étant totale après
dix jours.
Quoique lente, la réduction du sulfate est ainsi néanmoins démon-
trée par ces auteurs, qui font d'ailleurs remarquer que, dans l'accumu-
lateur, le sulfate de plomb est toujours mélangé de plomb spongieux
non sulfaté dont la présence facilite la réduction. C'est ainsi qu'en
prenant une plaque complètement déchargée et renfermant 510/0 de
sulfate de plomb, la réduction de celui-ci en plomb spongieux est
totale après charge dei ampère pendant soixante heures. Ala positive,
même après une décharge complète, il reste toujours une forte pro-
portion de peroxyde non réduit avec le siilfate de plomb, proportion
qui facilite la peroxydation de ce dernier à la charge. En analysant
la matière active négative après une décharge rapide, Gladstone et
Tribe remarquèrent que le plomb spongieux ne se convertit pas
entièrement en sulfate à la négative, mais aussi partiellement en
peroxyde * provenant sans doute de l'oxydation du sulfate de plomb
déjà formé par l'oxygène qui se dégage rapidement.
1. Nous Terronsdans la suite que les conditions ne sont pas les mêmes lorsqu'on
prend un support en platine au lieu d*un support en plomb, Thydrogéne se
dégageant sur le platine à une tension plus faible que celle nécessitée par la réduc-
tion du sulfate de plomb en plomb, ce qui ne se produit pas avec l'emploi du
support en plomb.
2. 11 est cependant reconnu actuellement que la peroxydation de la négative à
la fin de la décharge ne peut avoir lieu qu'exceptionnellement et seulement
lorsque, dans la décharge de plusieurs éléments en tension, Télément considéré,
ayant une capacité inférieure, s'inverse après être passé à 0. 11 subit alors une
charge en sens contraire, ce qui provoque un commencement de peroxydation des
négatives.
40 LES ACCUMi:iJ^TEURS ÉIJECTRIQUES
On verra plus loin que ces auteurs attribuent à ce fait Tépiiisement
de Taccumulateur.
Travaux divers oonfirmant ou infirmant la théorie de la double sul-
fatation. — D'une façon générale, tous les auteurs s'accordent à
admettre la présence du sulfate de plomb aux deux électrodes, et,
en ce qui concerne la négative, une quantité de ce corps proportion-
nelle à la quantité d'électricité débitée. Le plus grand nombre des
discussions repose sur la contestation de cette proportionnalité à
l'électrode positive, le peroxyde de celle-ci se transformant, d'après
certains travaux, partiellement en oxyde inférieur et partiellement
en sulfate.
11 semble, à première vue, facile de vérifier si la double suif a ta tion
est en accord avec les faits. L'équation de Gladstone et Tribe indique
en effet, d'après la loi de Faraday, que pour 1 ampère-heure il faut
engager 3«',65 SO*H*, tandis qu'il suffirait seulement de la moitié,
soit i^',82, dans le cas où seule la cathode se sulfaterait. 11 suffit par
conséquent, lorsqu'on connaît la quantité d'électricité fournie par un
accumulateur, de mesurer la quantité d'acide sulfurique disparu
pendant la décharge pour être fixé. Cette mesure peut être faite soit
par voie physique, soit par voie chimique. Dans le premier cas, on
peut, connaissant la quantité totale d'électrolyte, mesurer la varia-
tion de densité pendant la décharge ou pendant la charge. Malheureu-
sement, une partie non négligeable d'acide échappe à cette mesure :
c'est celle qui est contenue dans les pores de la matière active ; il
est à peu près impossible de déterminer exactement, d'une part, la
quantité de cet acide et, d'autre part, sa densité. On a cherché éga-
lement à déduire l'acide combiné à l'état de sulfate dans la matière
active par l'augmentation de poids de celle-ci aux différents mo-
ments de la décharge. Ici aussi l'influence de la quantité et de la
densité d'acide renfermé dans les pores exigerait une correction
qu'il est impossible de faire.
Les méthodes chimiques ne sont pas non plus sans difficultés;
celles-ci sont cependant surmontables. Quoique assez délicats, les
procédés d'analyse actuellement connus permettent le dosage des
substances Pb, PbO, PbSO* ou PbO^ PbO, PbSO^ sur chacune des
électrodes. Où se présente la plus grosse difficulté, c'est dans la prise
d'échantillon, car en effet les différentes parties de la matière active ne
travaillent pas également. Aussi nous semble- t-il que le meilleur
moyen d'arriver à un résultat certain à l'aide de celte méthode consiste
THÉORIE CniMIQL'K DjE L ACCUMULATKUK Ai: PI.OMB 41
à déterminer la quantité d'électricité fournie par une petite plaquette
(positive ou négative) de matière active et de faire l'analyse sur la
quantité entière de substance active.
Nous pensons que ces quelques considérations peuvent suffire à
expliquer les divergences dans les résultats obtenus par les difTérents
auteurs dont nous allons résumer les travaux.
LeD'Aron* a cherché à élucider le processus chimique qui se
développe dans la pile secondaire par des procédés physiques. Il a
d abord constaté que, pendant la décharge, la densité de l'acide
diminuait (de 1,175 à 1,065 dans un cas), d'où il conclut qu'il y a
formation de sulfate proportionnelle au nombre d'ampères-heures
débités, Il trouva augmentation de poids de la négative après une
décharge, mais sans découvrir la loi reliant celte augmentation à
la quantité d'électricité fournie, ce qui est dû à ce que le liquide
qui imprègne la matière diminue de poids pendant que le poids de
celte matière augmente.
M. Aron établit qu'à la positive le sulfate de plomb ne se peroxyde
qu'au contact du plomb ^ et que, lorsque la couche devient trop épaisse,
le sulfate n'est plus transformé en peroxyde.
Dans sa Contribution à la théorie chimique des piles secondaires^^
Frankland entreprend l'étude des réactions chimiques accomplies
dans les accumulateurs genre Planté. Il admet comme conclusion
que les deux électrodes sont constituées fin charge par du peroxyde
et du plomb spongieux. A la décharge, celles-ci se sulfatent, l'acide
électrolysé étant l'acide hexabasique.
Les réactions seraient alors les suivantes :
A la positive :
PbOî» + H2 = PbO + H20
et
PbO + S0«H6 =z PbSO^ + 3IP0,
et à la négative :
Pb + 0 + S06H« = PbSO» + 3H20.
!. Conférence à la Société électrotechnique de Berlin, en 1883 (Lumière élec-
trique, t. IX, p. 261 ; — Elektrolechn. Zeitsch., 1883, p. 58 et 100).
2. S^ilest vrai que la peroxydation du sulfate de plomb ne se fait qu'en couches
minces, il n'est pas moins vrai, d'autre part, que la peroxydation de la matière
positive déchargée s'effectue très bien en couches é|)aisses. pouvant atteindre
10 millimètres. C'est qu'en effet cette matière déchargée n'est jamais du sulfate
de plomb pur, mais un mélange de peroxyde non utilisé et d'une proportion de
sulfate de plomb dépassant rarement 50 0/0, mélange qui possède une conducti-
bilité bien supérieure à celle du sulfate de plomb pur.
3. Proceedinys of the Royal Sociely, n* 224, 1883 ; — Lumière électrique, t. XI Vi
p. 144.
42
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQU ES
C'est en somme la double sulfatation ; mais Thypothèse de Télec-
trolyse d'acide hexabasique est sans fondement.
A. Crova et P. Garde ^ trouvent que la variation de densité obser-
vée dans le liquide des accumulateurs correspond sensiblement
à la variation théorique d'après Thypothèse de la double sulfata-
tion.
Ayant imaginé une balance-enregistreur, ils constatent qu'à la
charge le poids des lames diminue rapidement avec un régime
élevé (12 ampères pour une surface active de 28**"*, 4 à chaque élec-
Fir..
Expériences de Gérard.
trode). Au bout de trois heures, le dégagement gazeux commence,
mais la charge n'est pas terminée, puisque la courbe commence
seulement à s'infléchir ; elle devient tremblée par suite du dégage-
ment gazeux ; puis, après huit heures , elle reste parallèle à l'axe du
temps. Avec une intensité faible (3 ampères), le dégagement n'appa-
raît que lorsque la courbe devient parallèle à l'axe des temps.
A la décharge, l'enregistreur trace d'abord une droite d'autant
plus inclinée que le régime est élevé, puis il y a inflexion, et la courbe
tend vers une parallèle à l'axe des temps lorsque l'épuisement est
complet. Cette deuxième partie de la décharge n'est pas utilisable.
Plus l'intensité de décharge est élevée, plus la partie droite est
courte et inclinée et plus la seconde partie est longue.
!. Noie présentée à VAcadémie des Sciences par Paye, le 25 mai et le
20 juillet i^S:'i [Lumière électrique, t. XVI, p. 471, et t. XVII, p. 219).
THÉORIE CHIMIQUP DE I/ACGU\fULATEUR AU PLOMB 43
Si, après la décharge terminée, on laisse Vêlement à circuit ouvert,
la balance ne trace pas une droite parallèle, mais une courbe ascen-
dante qui indique que la sulfatation continue.
En circuit ouvert après charge, l'enregistreur trace une droite
parallèle à Taxe des temps. Après un courant de charge assez élevé,
il y a cependant un faible accroissement de poids au début, puis
une période qui se maintient constante pendant quarante heures.
L*accroissement du début peut être dû à Tinfluence des gaz retenus
dans la couche de matière active.
Gérard ^ à Liège, a également effectué des essais sur des accumu-
lateurs genre Faure, en suspendant les électrodes à Tun des bras
d'une balance de Roberval {fig, 5). Les électrodes plongeaient dans
un bac en verre contenant Tacide sulfurique étendu et pouvaient se
déplacer librement; elles étaient équilibrées à l'aide d'un contre-
poids porté par l'autre extrémité du fléau, qui communiquait par
l'intermédiaire de tringles articulées à la plume d'un tambour enre-
gistreur. Le courant était amené aux électrodes par deux fils de
caivre plongeant dans des godets de mercure.
Une moyenne de 20 charges et décharges successives a donné :
CHARGE
Temps
Intensité
Âmpêres-hcareH chargi's
Diminution de poids
10,33 heures
3,92 amp.
36,5 amp. -heures
DÉŒARGE
64,16 gr.
Temps
Intensité
Ampères -heures débités
Augrmenlation de poids
6,55 heures
4,72 amp.
30,9 amp. -heures
58,72 gr.
la force électro motrice finale à la décharge étant de 1,69 volt en
moyenne.
La quantité de matière engagée par ampère-heure est donc d'après
cela:
^ = 1,75 gr. à la charge, et '-^ = 1,9 gr. à la décharge.
L'auteur en conclut que ces chiffres concordent bien avec les
valeurs données théoriquement par la réaction :
Pb02 -h 2H2SO» + Pb == PbSO'- + 2H20 + PbSO»
qoi correspond à \yfi H^SO^ engagé par ampère-heure sur chaque
électrode.
1. Lumière électrique, t. XX Vil, p. 381.
ii LES ACCUMUI^TEURS ELECTRIQUES
' La figure 6 donne les courbes tracées par Tenregistreur à la
charge et à la décharge ^
W. Kohlrausch etC. Heim déterminèrent^, à Taide de Taréomètre,
les variations de densité d'un accumulateur Bûsche et MûUer
Fin. 6. — Courbes de charge et de décharge de la balance enregistreur.
(de Hagen, en W) en charge à 5 ampères et en décharge à 6,3 am-
pères, et ils trouvèrent que celte densité augmente ou diminue
proportionnellement aux ampères-heures re<;us ou débités, ainsi
qu'il résulte du tableau suivant que nous avons établi d'après les
courbes données par ces auteurs^.
TABLEAU 5
AMPÈRES-HEURES
DENSITÉ DE L'ACIDE SULFURIQUB 1
tiSBITKS 00 CRARCKfi
ut':cHAnoE
CHAndB
0
1,146
1,115
10
1,140
1,121
20
1,133
1,128
30
1,126
1,134
40
1,120
1,140
47
1,115
51
1,148
Ces chilTres tendent à prouver que la quantité d'acide sulfuriquc
engagé dans les réactions est bien proportionnelle au nombre d'am-
pères-heures.
Streintz*, partisan delà double sulfatation, indique les réactions
suivantes à propos de cette théorie. D'après lui, celles-ci se décom-
poseraient en trois phases :
1. Comme nous l'avons dit, cette méthode manque de précision.
•2. Elektrotechnische Zeitschrifl, 1889, p. 327,
3. Dolezalek, Die Théorie des Bteiaccumulators, p. o.
i. Elekirotechnische Zeltschrift ; — Loppé, les Accumulateurs électriques^
p. 36.
tiiéorip: chimique de l'accumulateur au plomb 45
l** Décomposition de Teau :
H20 = H3 + 0 ;
2* Oxydation du plomb de Télectrode négative, et réJuction du
peroxyde de Télectrode positive :
Pb + 0 := PbO,
Pb02 + H2 = PbO + H^O ;
3*» Sulfatation aux deux électrodes de Toxyde PbO, qui ne peut
exister libre en présence d'acide sulfurique :
PbO + H2S0» =: PbSO» 4- H^O.
Ainsi Streintz considère comme réaction secondaire la sulfatation
des électrodes K
Il démontre, d'autre part, que c'est bien le peroxyde de plomb
PbO' et non son hydrate H*PbO' qui entre en réaction. C'est ce qui
ressort clairement des mesures suivantes de cet auteur' sur la force
éleclromotrice des différents couples :
Pb^O I Zn : E == 0,42 volt
PbO I Zn : 0,46
Pb^O» I Zn : 0,75
H2Pb03 I Zn : 0,96
PbOa I Zn : 2,41
Comme un élément constitué par une plaque positive d'accumula-
teur et une négative en zinc a une force électromolrice de 2,4 voit*,
on peut en conclure que c'est bien le peroxyde et non son hydrate qui
constitue la matière active positive. La présence de cet hydrate noir
n'a été observée^ que dans quelques éléments Planté, mais seulement
en petite quantité.
Strecker* a montré également que ce n'est pas l'hydrate de
peroxyde, mais le peroxyde anhydre, qui constitue la matière positive.
i. Nous verrons plu» loin que cette hypotlièîc ne s'accorde pas avec les nou-
veUes théorie».
2. Wied. Ann,, XXXVIII, p. 344; 1889.
3. Wied. Ann., XLVI, p. 449 ; 1892.
4. Elektrolechnische Zeitschvift, 1891, p. 435, 513, 524.
46
LES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
en déterminant la force électromotrice après échauiïement de la
positive à 170° C, température qui décompose Thydrate, et en trou-
vant la même force électromotrice qu avant réchauffement. Il a
constaté, d'ailleurs, que le peroxyde chimique donne la même force
électromotrice que celui formé électrolytiquement.
Ayrton, Lamb et Smith sont partisans aussi de la double sulfata-
tion. L'analyse leur a montré \ en effet, que, pendant la charge et la
décharge, les quantités de peroxyde croissent et décroissent propor-
tionnellement à la quantité d'électricité, et qu'aux deux pôles le sul-
fate décomposé ou formé est également proportionnel à cette quantité
d'électricité. Le tableau suivant indique, d'après ces auteurs, la
variation de la teneur en peroxyde pour un élément chargeant à
10 ampères et déchargeant à 9 ampères.
TABLEAU 6
TEMPS EN HEURES
DEPUIS LB DiBUT DE LA CHAROB
OU DE LA DÉCHARGE
PROPORTION DE PbO* Il
EN POUR 100 1
DÉCHAROB
CHARGE
0
3
6
9
12
15
1
96
85
73
57
47
40
46
54
62
74
86
100
D'autres auteur^ combattent la théorie de la double sulfatation:
Farbaky et Schenek'ont trouvé comme moyenne d'un grand nombre
d'expériences 2«^24 de H-SO^ engagé par ampère-heure, alors
qu'on devrait avoir 3«%6 en admettant la double sulfatation.
Hypothèse de Drzewiecki. — Drzewiecki^ n'admet pas la double
sulfatation, parce qu'il ne trouve par expérience qu'un équivalent et
demi d'acide sulfurique engagé, tandis que la théorie en indiquerait
deux,
l. Eltfkirolec/inische Zeitschri/l, 1891, p. 66.
•i. Lumière électrique, t. XXVMI, p. 295.
'L tUifUtin de la Société internationale des Electriciens, t. VI, p, 41 i; — Lumière
étti'tmiMr, L XXXV p. 290.
r
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 47
II conteste même la formation du sulfate de plomb sous le prétexte
que les électrodes ne deviennent pas blanches après une décharge
normale^. D^autre part, s'il a pu réduire du sulfate de plomb, il n'est
pas parvenu à le peroxyder^.
Cet auteur nie encore que l'accumulateur chargé se compose de
peroxyde de plomb à l'électrode positive et de plomb spongieux à
la négative, parce qu'il n'a pu obtenir de courant en constituant un
élément à l'aide du peroxyde du commerce et d'une lame de plomb
fraîchement gratté^.
11 en arrive alors à émettre l'hypothèse suivante :1a positive formée,
mais non encore chargée, serait un anhydride plombique Pb^O'*.
Le courant de charge produirait à ce pôle du bioxyde d'hydrogène
H*0> qui s'unirait à Pb'O'^ pour former l'acide perplombique
HVb^O^, analogue à l'acide persulfurique (et qu'on obtient par
combinaison de l'acide sulfurique et du bioxyde d'hydrogène).
A la négative, tP s'unirait au plomb spongieux, soit sous forme
d'hydrure H'Pb', soit sous forme d'hydrogène occlus *.
L'accumulateur chargé se présenterait alors sous la forme :
. H^PbV I 3H»S0^ I Hapbâ
en considérant que l'expérience a montré qu'il y avait 1,5 équivalent
électrochimique d'acide sulfurique engagé par coulomb (soit 2«%757
H*SO* par ampère-heure).
Au moment de la fermeture du courant de décharge à Tanode,
H^O* se détacherait et libérerait l'acide plombique Pb^O'; la com-
binaison Pb^O'^ 4" H^O^ étant peu exothermique se dédoublerait
facilement. H*0- se dédoublerait à son tour en H^ et 20; H* à
l'état naissant détacherait un O du groupe Pb^O^, selon la formule
Pb^O' + H» = Pb^O^ + H20,
1. On connaît déjà la véritable raison de ce fait, la matière active n'étant
utilisée que partiellement aux deux électrodes pendant la décharge.
2. Nous avons déjà vu cependant que cette peroxydation est possible, et que
d'ailleurs les conditions ne sont pas les mêmes dans Taccumulateur en charge.
3. La chose est cependant possible ; mais, comme la quantité d électricité peut
être très petite, on peut ne pas obtenir la force éleclromotrice de raccumulateur
si on n'a pas le soin de faire les mesures sur un galvanomètre à grande résis-
tance.
4. On a vu déjà que la quantité de gaz occlus est très faible et ne peut être la
cause de la force éleclromotrice.
48 LKS ACCUMULATEIRS ÉLECTRIQL'ES
et les âO libérés entreraient en combinaison par Tintermédiaire des
trois groupes d'acide sulfurique en deux chaînes parallèles, dont
Tune renfermerait deux groupes d'acide sulfurique.
0 s'unirait à H* de H'Pb* et libérerait 2Pb à Tétat naissant,
dont l'un s*unirait à S*0* en hyposulfate de plomb PbS^O* ; l'autre
Pb s'unirait à 0 et SO^ en sulfate de plomb PbSO^
L'accumulateur déchargé pourrait alors être représenté par :
Pb20« I 511*0
PbS«06
PbSO»
Pendant la charge, les réactions inverses se produiraient.
D'après ces réactions, on trouve par ampère-heure une augmentation
de poids de 2'', 3763 pour la cathode et une diminution de poids de
0«',63546 pour l'anode, soit une augmentation totale de 1»%73817. La
Commission d'Anvers ayant trouvé comme moyenne de 20 pesées
64*', 16 pour 36,5 ampères-heures, alors que le calcul fait ici donne-
rait 63'^443, Tauteur en conclut que sa théorie est celle qui se
rapproche le plus de la vérité '.
Hypothèse de Fitz-Gérald. — Fitz-Gérald* trouva qu'une plaque
positive de 454 grammes, renfermant 320 grammes de peroxyde,
pouvait donner 16 ampères-heures jusqu'à la difTérence de potentiel
minimum de 1,80 volt. Or l'analyse de la matière lui montra que
22 0/0 du peroxyde avait été réduit, soit ici T0«^9 de peroxyde, cor-
respondant à 15,9 ampères-heures. Il en conclut que la quantité de
peroxyde réduit est rigoureusement proportionnelle à la quantité
d'électricité débitée.
D'après Fitz-Gérald, le peroxyde non réduit serait transforme en
sosquioxyde moins actif d'après la formule ^ :
2Pb02 -I- 2S0«H2 + Pb = Pb203 + PbSO* -\- SO-H» + 11^0,
le sftsquioxyde résistant à l'action de l'acide sulfurique.
1. Rien n'autorise rependant une pareille hy[»othése, qui ne s'accorde m^me pas
avec les données chimiques unanimement admises actuellement : matière active
positive constituée par du peroxyde de plomb, etmalière active né^'ative consti-
tuée par du plcmib spongieux à la fin de la charge.
D'ailleurs les arguments donnés ici contre la throrie de la double sulfatation
ont été réfutés déjà par les travaux antérieurs ou le seront, comme on le verra
dans la suite.
2. Lumière électrique, t. XXIV, p. 481.
3. Cette hypothèse est inadmissible, il est bien démontré en effet qu'il reste tou-
jours, à la fin de la décharge, du i»eroxyde de plomb non utilisé sur la positive.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 49
Ayant étudié Taction dépolarisante du sulfate de plomb, il croit
également qu'il peut y avoir réduction de ce sulfate de plomb à la
positive * .
Travaux de J.-H. Gladstone et W. Hibbert. — La théorie de la
double sulfatation a reçu un solide appui des travaux de Gladstone
et Hibbert ^
Ces auteurs ont étudié d'abord, d'après cette théorie et en faisant
intervenir le rôle de la diffusion, les variations qui se produisent
dans la concentration de Tacide, imprégnant les plaques pour les dif-
férents états de Taccuraulateur.
Cette étude, ainsi que la détermination expérimentale de la varia-
tion de force électromotrice avec la densité de Tacide', leur a servi
à expliquer Tallure connue des courbes de charge et de décharge \
les variations de résistance intérieure'', de capacité.
Travaux de 6. Darrieus. — Dans son Essai de théorie chimique sur
les accumulateurs électriques, M. G. Darrieus (Conférence faite à la
Société internationale des Electriciens, le 4 mai 1892) réfute Thypo-
thèse de la double sulfatation. 11 trouve que la formation d'un
même corps, sulfate de plomb, aux deux électrodes, parait contraire
aux lois de Faraday, et que la théorie de la double sulfatation n'est
admise que parce qu'elle donne pour la force électromotrice la
valeur qui se rapproche le plus de celle observée, ainsi qu'on le
verra dans l'étude thermodynamique.
La méthode suivie par M. Darrieus est purement expérimentale. Il
recherche d'abord quelle est la nature des parties constituantes de
Taccumuiateur (électrode positive, électrode négative et électrolyte),
puisil étudie les différentes modifications qui seproduisent pendantla
décharge.
1. Cette réduction ne peut avoir lieu pendant la décharge de raccamulateiu-au
plomb. Elle ne se produit, ainsi qu'on le verra par la suite, que si on remplace à
ia cathode, le plomb spongieux par un métal plus électro-positif, comme le zjnc,
par exemple.
2. Philosophical Magazine, 1890, p. 168 ; Communication faite à VlnstUulion
ofEUctrical Engineers, le 12 mai 1892; — Lumière électrique j t. XLV, p. 38, 90,
ii2, 188.
3. Voir p. 122 de ce Traite'.
4. Voir p. 155 de ce Traité.
5. Voir p. 198 de ce Traité.
4
50 LES ACCUMUIÂTEURS ÉLECTRIQUES
i® Constitution chimique de V accumulateur aoant décharge. —
a) Plaqub positive. — Si on prend une lame de plomb, on sait que
rélectpolyse Toxyde au positif en lui donnant une teinte brune. En
interrompant la charge à ce moment, il y a un dégagement gazeux
assez abondant. En plongeant la plaque dans Teau, tin liquide siru-
peux qui est de Tacide sulfurique s'en écoule, et de Toxygène
se dégage, ce qui tend à prouver que le liquide ou la positive ren-
ferme un corps suroxygéné instable, se décomposant dans Teau.
D'après les recherches de Berthelot sur Télectrolyse de l'eau aci-
dulée sulfurique, trois corps peuvent se produire qui réagissent sur
riodure de potassium, ainsi que fait le liquide des accumulateurs. Ces
corps sont : l'acide persulfurique, Teau oxygénée et l'ozone.
M. Darrieus, constatant que le liquide qui s'écoule de la positive
n'a pas d'action, ni sur l'acide chromique, ni sur l'acide arsénieux,
en conclut qu'il n'y a ni eau oxygénée, ni ozone, et que le corps
suroxygéné est de l'acide persulfurique que l'on peut reconnaître
par l'iodure de potassium en ayant soin de filtrer le liquide pou r
éliminer toute trace de peroxyde de plomb, qui a la même action.
Il trouve ensuite que Tacide persulfurique apparaît dans le liquid e
qui baigne la positive dès le début de la charge, et qu'il s'en forme
d'autant plus que l'acide est plus concentré.
Si l'accumulateur chargé est laissé au repos, on constate que le
liquide qui baigne les positives devient de moins en moins riche en
acide persulfurique, et que celui-ci finit par disparaître au bout d'un
certain temps.
Afin de rechercher quel oxyde constitue la plaque positive,
M. Darrieus prend la matière brune obtenue fin charge, et, après
l'avoir traitée par l'acide azotique, il trouve qu'il ne s'y dissout
rien; ce qui indique qu'il n'y a pas d'oxyde inférieur à PbO*. Pour
déterminer exactement cet oxyde, il traite la matière par l'acide
chlorhydrique, ce qui donne la réaction générale suivante :
PbO« + 2nHCl = PbCl» + [n^O + 2n — 1) CI,
et il déduit n de la quantité de Cl, dosé en le recueillant dans l'iodure
de potassium et titrant l'iode libre par l'hyposulfite.
Comme l'acide persulfurique donnerait également un dégagement
de chlore, on l'élimine d'abord en lavant la matière à l'eau et
séchant à iiO*.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 51
Un gramme de matière ainsi traitée donna dans différentes expé-
riences 0»%310, 0^,315, O^^SOS de chlore. Or, théoriquement,
i gramme PbO^ doit donner 0»f',301 Cl. On peut donc en conclure
que la matière positive chargée est constituée de peroxyde de plomb.
Comme moyen de vérification, on trouve qu'une plaque positive
constituée de peroxyde obtenu chimiquement donne avec des néga-
tives chargées une force électromotrice de i,88 volt, alors qu'une
positive chargée, lavée et étuvée, donne 1,92 volt dans les mêmes
conditions. Avec une lame de zinc comme négative, la force électro-
motrice atteint dans les deux cas 2,36 volts.
La plaque positive chargée est donc constituée, d'après l'auteur^
de peroxyde de plomb imprégné d'acide persulfurique.
b) Élbctrolyte. — L'eau acidulée sulfurique employée dans l'ac-
cumulateur présente, pendant la charge, les réactions de l'acide per~
sulfurique et d'autant plus que l'acide est plus concentré, par suite
de l'instabilité de ce corps dans l'eau et l'acide très dilué.
La quantité d'acide persulfurique est variable en différents points
de l'électrolyte : près des positives, on peut en trouver environ
0,01 gramme par litre, alors qu'autour des négatives la proportion
est beaucoup plus faible et non dosable.
c) Plaque négative. — A la fin de la charge, la négative peut être
constituée soit par du plomb seulement, soit par du plomb retenant
de l'hydrogène à l'état d'hydrure ou à l'état d'occlusion.
Pour le déterminer, la matière chargée fut traitée par l'acide chlor-
hydrique. L'hydrogène dégagé devait être, dans chacun de ces cas,
donné par les équations :
Pb + 2HC1 = PbCP + 2H dans le cas du plomb
et
PbH» 4- 2HC1 = PbCP + 4H dans le cas de Thydrure de plomb,
soit dans le second cas une quantité double d'hydrogène.
Différentes expériences, comparatives furent faites entre la matière
chargée et du plomb doux finement divisé.
Le tableau suivant résume les résultats obtenus :
52
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU 7
I
plomb
»
ordinaire. .
chargé
POIDS
DE MATliRB
traitée
VOLUME
d'hydrooènb
obtenu
TEM-
PÉRATURE
PRESSION
BARO-
MÉTRIQUE
VOLUME
o'BYOROGàNK
ramené à
0- et 760 mm
VOLUME
u'HYDROCèXE
à 0> 760 mm.
pour
\ gr. matière
gram.
1,500
1,102
Cmc.
186
134
20OC.
20
Mm.
754
754
Cmc.
172
123,8
Cmc.
114,6
112,3
"1
ordinaire.,
chargé ....
1,500
1,445
186
176
20
20
750
750
171
161,9
114,0
112,0
m|
»
ordinaire.,
chargé
30,000
23.600
3.780
2.950
21
21
763
763
3.477
2.714
115,9
115,0
,v(
»
M
ordinaire.,
chargé
30,000
26,850
3.750
3.340
20
20
763
763
3.450
3.071,6
115,0
114,4.
La moyenne de ces expériences donne :
Plomb ordinaire 1 14«™3^9
— chargé 113 ,4
pour le volume d'hydrogène rapporté à i gramme de matière.
D'un autre côté, la matière négative chargée traitée par Tacide
azotique étendu donne un dégagement de bioxyde d'azote et d'acide
hypoazotique, mais sans trace d'hydrogène. Par amalgamation de la
matière, on ne recueille qu'un volume d'hydrogène insigniGant : c'est
ainsi que 12 grammes de matière n'ont donné que 1 centimètre cube
d'hydrogène, alors qu'on aurait dû avoir plus de 100 centimètres
cubes, si on avait eu affaire à de l'hydrure de plomb.
On doit donc conclure de ceci que la négative chargée est constituée
par du plomb retenant seulement dans ses pores quelques traces
d'hydrogène libre.
2*^ Constitution chimique de taccurmdateiir après de'charge. —
a) Plaque positive. — La plaque positive déchargée a une teinte
beaucoup moins foncée qu'après la charge. En la traitant par l'acide
azotique, une partie se dissout, ce qui prouve qu'il y a des composés
de plomb inférieurs à PbO^.
L'acétate neutre d'ammoniaque dissout également en partie la
matière, ce qui fait supposer qu'elle renferme l'oxyde PbO ou le sul-
fate de plomb.
THÉORIK CHIMIQUE DE LACCUMUL.VTEUR Al' PLOMB
53
L'analyse montre que la quantité de chlore fournie par Tattaque
de la matière par Tacide chlorhydrique est bien inférieure à celle
donnée par la matière chargée. I/auteur en déduit qu'il y a bien
réduction de PbO* en un oxyde inférieur.
Le sulfate de plomb fut dosé sur un échantillon de matière active
positive, déchargée, très soigneusement lavée atin d'enlever toute
trace d'acide sulfurique libre; la matière était traitée par le carbonate
de soude, et on dosait Tacide sulfurique dans la solution, à Taide du
chlorure de baryum.
Le tableau suivant donne les résultats d'un certain nombre d'expé-
riences effectuées sur un appareil contenant 2'''^,3 de matière active
positive ^
TABLEAU 8
NUMÉROS
ANALYSE
ANALYSE
ANALYSE
AMPÈRES-
S04Pb CALCULÉ
APRES CHARGE
APRÈS déchahoe
PEiVDA.TT LA DECHARGE
CORRESPOKDAMT
d'ex- ,
,_
_
_^
,
HEURES
aux ampéres-heures
eo admeltant
P£>t»CES
PbO
p. 100
p. 100
PbO
SO«Pb
PbO
SOiPb
FOUR.XIS
la sulfalation
p. 100
p. 100
p. 100
p. 100
p. 100
4
2,33
3,60
8,72
4,41
6,39
0,81
86
21,12
2
0,21
0,47
6,97
4,40
6,76
3,93
114
28,00
3
0,40
0,90
8,40
2,18
8,00
1,28
120
29,47
4
0,38
0,40
5,56
2,14
0,18
4,74
82
20,14
5
2.44
0,95
10,92
4,01
8,48
3,06
121
29,71
6
1,47
0,19
6,65
1,16
5,18
0,97
76
18,66
L'auteur en conclut qu'après la décharge la plaque positive con-
tient toujours du sulfate de plomb, mais en quantité très variable
et non fonction du nombre d'ampères-heures fournis.
1. Il est important de remarquer ici que, en adoptant ces chiffres, la quantité
lie plomb engagée dans la décharge serait, pour le premier essai, 136«',4, corres-
pondant à Toxyde, et 12>%7, correspondant au sulfate, soit en tout 149r%1 de
plomb pourune quantité d'électricité débitée égale à 86 ampères-heures. Par ampère-
heure, la masse de plomb engagée ne serait donc que de
149,1
86
= 1«',73, ce qui est
inadmissible puisque, théoriquement, il fautS^'^SBde plomb. Les six essais men-
tionnés ici donnent un résultat semblable. Pour le cinquième, par exemple, on
trouve 229»',1 de plomb pour 121 ampères-heures, soit 1«%89 de plomb par
ampère-heure. Donc de deux choses l'une : ou bien les chiffres sont inexacts, ou
alors ils se rapportent À un échantillon de matière active qui a très peu travaillé
et qui ne représente pas Tétat moyen de la plaque.
54
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
b) Electrolyte. — A la fin de la décharge, la densité est plus faible
qu'après la charge. De plus, les réactions de Tacide persulfurique
deviennent de plus en plus faibles à mesure que la décharge s'avance.
c) Plaque négative. — La teinte de la négative à la fin de la décharge
est plus terne qu'au début; chauffée au chalumeau, la matière déchar-
gée se transforme par parties en litharge avec incandescence. Trai-
tée par lacide chlorhydrique, elle donne un dégagement d'hydro-
gène bien inférieur à celui donné par la matière chargée ; ce qui
prouve qu'il y a eu élimination du plomb libre.
Le dosage du sulfate de plomb fut opéré par la méthode décrite
plus haut, après avoir très minutieusement lavé la matière à l'eau
bouillie sans la mettre jamais au contact de l'air.
Le tableau suivant donne les résultats de plusieurs expériences :
TABLEAU 9
POIDS
AMPÈRES-
SO^Pb
SOtPb
SOiPb FORMÉ
SOtPb CALCULÉ
de
HEURES
EXPÉRIEN'CES
HATliHE
FOCRXI*
aTant
après
peadanl
correspondant à
arlive
de rélém«Dl
à la
décharge
DicBARCE
DÉCHARGE
LA UiCHAROE
LA DiCHARGB
kilogT»
p. 100
p. 100
p. 100
p. 100
1
44
2113
1,30
25,25
23,95
27,3
2
44
1973
0,88
23,78
22,90
25,4
3
44
1960
2,25
33,42
31,17
25,2
4
44
2025
2,14
26,80
24,66
26,07
Les deux dernières colonnes sont, comme on le voit, assez con-
cordantes. Elles montrent que le plomb de la négative se transforme,
pendant la décharge, en sulfate de plomb dont la quantité est pro-
portionnelle au nombre d'ampères-heures.
3* Diacussion des phénomènes de charge et de décharge. — Des résul-
tats obtenus, M. Darrieus conclut que Taccumulateur agit comme
une pile dans laquelle, au début, pendant la période qu'on désigne
sous le nom de coup de fouet, le métal brûlé serait Thydrogène occlus,
et le dépolarisant, Tacide persulfurique libre dans le liquide et la
plaque positive. Après ces réactions fugitives, la négative constituée
par du plomb dans un état moléculaire spécial se transformerait en
sulfate de plomb pendant que laction dépolarisante serait la réduc-
tion de PbO^ en PbO.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCL'MUIATEUR AU PLX)MB 55
A la négative, raction principale serait d'abord, d'après M. Dar-
rieus, une sous-oxydation du plomb, ce sous-oxyde se décomposant
spontanément, en présence de Tacide sulfurique, en plomb métallique
et sulfate de plomb. Cette affirmation reposerait sur le fait suivant :
ayant remplacé Télectrolyte sulfurique par une solution de sulfate de
soude neutre au maximum de conductibilité, il fit une décharge qui
donna une tension moyenne de 1,89 volt. Après cette décharge, la
d ensité du liquide n'avait pas varié, et il ne s'était produit dans la
matière active négative que des traces de sulfate de plomb. Cette
matière active déchargée était en partie soluble dans les acides;
chauffée au chalumeau, elle devenait brusquement incandescente en
laissant un résidu de litharge parsemé de globules de plomb fondu.
Or ce phénomène d'incandescence est une particularité du sous-oxyde
de plomb.
Comme la force électromotrice de l'élément au sulfate de soude
est sensiblement la même que celle de l'élément à acide sulfurique,
lauteur en conclut que, dans ce dernier cas, la réaction principale
est la sous-oxydation du plomb, la sulfatation ne s'exerçant, peut-
être, que par action locale de l'acide sulfurique sur le sous-oxyde
avec formation d'une molécule de sulfate de plomb et d'une molécule
de plomb métallique qui lui sert de conducteur.
Avec le plomb ordinaire, qui ne donne qu'une force électromotrice
passagère et aucun courant appréciable, la réaction serait toute
diff^érente : il y aurait sulfatation totale du plomb qui, se recouvrant
ainsi d'un voile mauvais conducteur, ne pourrait plus fournir de
courant.
Si on laisse à l'air des négatives chargées, elles se sous-oxydent.
Remontées alors en éléments, elles donnent des capacités d'autant
plus faibles qu'elles sont restées plus longtemps à l'air ; mais on
trouve que dans tous les cas la densité du liquide fin charge est la
même et égale à celle d'une décharge dans les conditions ordinaires,
ce qui prouve que la quantité de sulfate est la même ; mais une partie
de cette sulfatation est locale et provient de l'action chimique de
l'acide sulfurique sur le sous-oxyde formé à l'air.
Au sujet de la positive, les expériences décrites plus haut tendent
à montrer que la quantité de sulfate de plomb formé n'est pas propor-
tionnelle au nombre d'ampères-heures recueillis. M. Darrieus admet
que ce sulfate de plomb provient de l'action locale due au couple
PbO^ I PbO dans l'acide sulfurique; il en donne comme preuve la
sulfatation progressive de tout le peroxyde d'une positive laissée
dans l'électrolyte à la fin de la décharge.
56 LES ACCl'MULATEL'US ÉLECTRIQUES
PbO^ est bien le dépolarisant principal de la décharge ; car, si la
pûsiLiye est lavée et séchée afin de la débarrasser de tout composé
suroxygéné, elle donne encore une force électromolrice de 1,93 volt
et une décharge normale.
D après la théorie de Darrieus, les actions chimiques pendant la
charge seraient les suivantes : à la négative, il y aurait réduction du
sulfate de plomb en plomb spongieux avec mise en liberté diacide
sulfurique; à la positive, il y aurait formation d'acide persulfurique.
Celui-ci agirait soit sur le plomb, à la première charge, soit sur
ToNyde de plomb, aux charges suivantes, d'après les deux équations:
Pb + 2S03 + 0 = PbO 4- 2S03,
PbO + 2S03 + 0 = PbO> + 2S03,
l't lij matière active positive reviendrait à Tétat de peroxyde.
Le sulfate de plomb lui-même, formé pendant la décharge, repas-
s^t^ruil àTétat de peroxyde sous l'influence de Tacide persulfurique
d'après la réaction :
PbSO» + 2S03 + 0 = Pb02 + 3S0\
l/^^uteur réussit d'ailleurs la peroxydation du sulfate de plomb
dau^ Tacide sulfurique, et il donne comme preuve du rôle de Tacide
p<!rsiiirurique à la charge ce fait expérimental connu que dans Teau
la matière active positive se transforme en hydrate.
( ïii verra, dans l'étude thermodynamique de l'accumulateur au
pii^mb, que Darrieus, pour mettre sa théorie en accord avec la for-
mule de Thomson ou d'Helmholtz, suppose que le plomb spongieux
représente un état allotropique du plomb, semblable à celui constaté
fin Schutzemberger sur le cuivre, l'argent et le plomb, et par Gore
s'ir l'antimoine.
A Tappui de sa théorie, Darrieus montre que l'oxyde de plomb
jM -ut très bien exister dans la matière active positive, même en pré-
M']ni^ de l'acide sulfurique. Il traite pour cela l'oxyde de plomb par
l'uL iJii! sulfurique de concentration variable et dose la quantité de
sijfriité de plomb formé après deux jours d'attaque. Il trouve ainsi,
vuîunie l'indique le tableau suivant, que la sulfatation varie peu avec
hi njiicentration et est de 55 à 56 0/0 de l'oxyde employé :
THÉORIE CHIMIQUK DE L'ACCUMULATEUR AU PIX)MB
TABLEAU 10
DENSITÉ
PbO TRAITÉ
DE l'acide SCLFURIQDB
SO*Pb FORMÉ
s-rammefl
degrés Baume
grammes
5
10
2,548
5
i5
2,576
5
20
2,991
Ti
25
2,830
5
30
2,779
5
35
3,039
5
40
3,047
5
45
2,665
Il répète ensuite Texpérience en mélangeant Foxyde au peroxyde
(ie plomb. Après vingt-quatre heures d'attaque (temps plus long que
celui d'une décharge ordinaire), il obtient \ dans Tacide à 35** B.,
les valeurs du tableau il.
TABLEAU il
Pb02
PbO
PbO RESTANT APRÈS L'ATTAQUE
30
70
70
30
16,15 0/0
. 9,74
D'autre part, en étudiant le couple plomb spongieux, acide sulfu-
nque, acide antimonique, l'analyse lui montre qu'à la décharge il
n'y a pas sulfatation de la matière active positive, tout comme dans
le cas du peroxyde.
Comme preuve de la formation de Tacide persulfurique, Darrieiis
donne la façon de se comporter de quelques anodes autres que le
plomb, dans l'acide sulfurique. Avec une anode en aluminium, métal
à peu près inattaqué dans les solutions sulfuriques, il se forme,
1. Faisons remarquer qu'en présence de rinsolubilité des substances PbO
et PbSO*, une attaque plus ou moins complète dépend principalement du degré
de porosité de la matière. A ce point de vue, il est impossible de comparer les
mélanges constitués ici à la matière active positive, dans la(iuclle chaque
œolécule qui entre en réaction doit forcément être en contact avec réleclrolvte.
r.8 LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
comme on sait ^ une couche superficielle d*oxy de non conducteur
dont la résistance est telle que le courant s'annule bientôt. Mais, en
outre, on constate dans le liquide la présence d'alumine à Tétat de
sulfate.
En prenant une anode en antimoine spongieux, il y a formation
d'acide antimonique, et on reconnaît également la présence d'anti-
moine dans Télectrolyte si celui-ci est assez concentré (30 a 35^ B.).
Dans ces deux cas, Darrieus attribue l'attaque du métal à l'acide
persulfurique*.
L'auteur prouve aussi la sous-oxydation du plomb spongieux
pendant la décharge de l'accumulateur par analogie avec les réac-
tions qui ont lieu quand on remplace la cathode en plomb spongieux
par de l'antimoine ou du bismuth spongieux.
Dans ces deux cas, Darrieus trouve que pendant la décharge il ya
simplement sous-oxydation de ces deux métaux sans formation de
sulfate, le liquide n'accusant qu'une faible diminution de densité
qu'il attribue à la sulfatation locale de la positive.
Discussion de la théorie de Darrieus. — Les conclusions de Dar-
rieus furent combattues la même année, en 1892, par MM. Glad-
stone et Ilibbert à la Société des Ingénieurs électriciens de Londres ;
et, en 1895, par MM. Elbs et Slreintz, en Allemagne.
Les deux premiers auteurs contestent, ainsi qu'on le verra dans
un chapitre suivant, la présence de l'acide persulfurique ou du moins
le rôle que lui attribue Darrieus.
Franz Streintz^, partisan de la double sulfatation, affirme que les
oxydes métalliques ne peuvent exister en présence de l'acide sulfu-
rique.
Elbs et Schœnner* ont entrepris, d'autre part, un grand nombre
d'expériences qui leur ont montré que, même avec une forte densité
d'acide (33° B.).il ne se forme que très peu d'acide persulfurique.
Dans un appareil à électrolyse ayec électrodes de platine et dia-
phragme, ils ont trouvé, à Tanode, 24 0/0 de la quantité calculée
d'acide persulfurique pour une densité de courant de 28 ampères
1. C'est là le principe des clapets électriques.
2. Lacide sulfurique seul peut aussi bien expliquer la présence de ces deux
métaux en solution; leur solubilité dansTacide, quoique faible, est néanmoins
très appréciable.
3. Elektrolechnische Zeilsdmft.
4. Zeitschrifl fur Elekbochemie, 1" février 1895.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 59
par décimètre carré, et une concentration d'acide 33° B. (densité 1,30).
Eq abaissant à 13 ampères par décimètre carrela densité de courant,
ils Dobtenaient plus que des traces d'acide persulfurique. Enfin il
ne s'en formait que très peu avec un acide de densité 1,15 et une
<Jensité de courant de 100 ampères par décimètre carré, et pas du
tout avec seulement 40 ampères par décimètre carré. Or un accumu-
lateur peut se charger avec une densité de courant de 0,05 ampère
P^f ^Jécimètre carré.
^m et Schœnner ont démontré d'ailleurs qu'on ne peut objecter,
ces expériences, l'action catalytique du platine, puisque, dans
certains cas, on peut obtenir plus de 400 grammes d'acide persulfu-
rique par litre avec une anode en platine. 11 n'y a donc pas décompo-
sition de l'acide persulfurique en acide sulfurique et oxygène en pré-
sence du platine.
D'autre part, en faisant réagir l'acide persulfurique sur le plomb
ou sur le sulfate de plomb, ces auteurs n'ont pas pu obtenir de
peroxyde de plomb, quelle que soit la concentration.
Sur la lame de plomb, il se forme seulement du sulfate beaucoup
plus rapidement que s'il n'y avait pas d'acide persulfurique ^
Celle expérience tendrait à démontrer que, contrairement a la
théorie de Darrieus, l'acide persulfurique n'est pas utile pour effec-
tuer les réactions chimiques constatées. Elbset Schœnnerdémontrent
même qu'il est nuisible, puisqu'une lame de plomb peroxydée se sul-
fate en son contact et donne un dégagement d'oxygène.
Théorie de Elbs (1896). — Elbs, se basant sur les phénomènes qui
accompagnent l'électrolyse de l'acétate de plomb, admet l'existence
<l'un sel de plomb tétravalent qui, par hydrolyse, donnerait du
peroxyde de plomb.
Par éleclrolyse de l'acétate de plomb, on obtient en effet un sel
tétravalent d'après l'équation suivante :
Pb :;CH3,C0a)2 + 2CH3,COO = Pb(CH3,C02)S
ce sel se transformant ensuite en peroxyde de plomb, en présence
de l'eau, d'après l'équation :
Pb (CH3,C0')* + 2H20 — Pb02 + 4CH3,G02H.
/• Celle action serait, d'après Schoop, différente de celle que donnerait le per-
sulfàte de potassium qui, lui, transforme bien le plomb et ses sels en peroxyde.
60 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Dans raccumulateur, on aurait par analogie :
PbSO» + S0^ir=Pb(S0»)2,
puis :
Pb (S0»)2 + 2HaO = PbO» + 211*^80^
La formation du peroxyde de plomb serait par conséquent secon-
daire, et la réaction n'étant pas réversible, il y aurait de ce fait perte
d'énergie libre.
A Tappui de cette théorie, on peut ajouter la connaissance de
toute une série de sels de plomb tétravalents. Ces sels se forment
à Tanode et se décomposent plus ou moins vite, suivant les condi-
tions, en bioxyde de plomb et en acide libre.
Parmi ces sels, on peut mentionner (AzH*)'PbCl*, obtenu par
Fœrster en électrolysant un mélange d'acide chlorhydrique, de
chlorure de plomb et de chlorure d'ammonium, la découverte des
sels doubles (AzH*)»Pb (SO»)^ et K-^Pb (S0*)« et du sulfate plom-
hique Pb (SO*)^, sel blanc qui se décompose aussitôt en présence de
I eau, en donnant du peroxyde de plomb. Les sels doubles sont
j M unes et leur décomposition est graduelle.
Le sulfate tétravalent se dissout en jaune dans Tacide chlorhy-
Jrîque concentré; en présence d'acétate de soude, cette solution
reste d'abord claire par suite de la stabilité plus grande de l'acétate
LtHravalent ; la précipitation du peroxyde n'a lieu qu'au bout de
quelque temps, à froid ; si on chauffe, il se précipite du peroxyde de
f»lomb en abondance.
Récemment Franz Fischer^ a obtenu le phosphate plombique en
♦ Icctrolysant l'acide phosphorique (même de faible concentration,
densité 1,02) avec anode en plomb, à la densité de courant 0,05 am-
père par décimètre carré. Il se forme autour de la positive une solu-
tion jaune de phosphate plombique. Celle-ci est décomposée par
leau oxygénée avec dégagement d'oxygène, par l'acide chlorhy-
drique avec dégagement de chlore. Elle agit en un mot comme oxydant
(énergique en se réduisant en sel plombeux. Une grande quantité
tï'eau la décompose en peroxyde de plomb, qui se redissout facile-
[iiênt dans l'acide phosphorique.
La connaissance de ces différents sels de plomb tétravalents rend
admissible la formation du sulfate plombique Pb (SO*)^ et des réac-
Uuns données par Elbs pour la charge.
\. ZeitschrifL f. E le ki roc hernie, t. VIII, p. 398.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PIX)MB 61
D'ailleurs le persulfate de plomb (PbS^O*) a pu être obtenu par
K. Elbs et F. Fischer^ en électrolysant Tacide sulfurique de densité
1,7 à 1,8 entre une anode en plomb laminé et une cathode en plomb
formant serpentin. Il importe en effet de refroidir Télectrolyte de
façon à éviter de dépasser la température de 30^ C. En employant
une densité de courant de 2 à 6 ampères par décimètre carré à
l'anode, Télectrolyte anodiquese trouble, et il se dépose peu à peu un
précipité blanc de persulfate de plomb pendant que le liquide, de
couleur jaune pâle, se compose d'une solution de persulfate de plomb
dam lacide sulfurique ^. En se basant sur la quantité d'électricité
déf>eDsée, on trouve, dans ces conditions, un rendement de 60 0/0 en
persulfate de plomb brut (le produit pur n*a pas encore pu être
obtenu).
Si on abaisse la densité de courant à 0,5 ampère par décimètre
carré, il se forme presque exclusivement du sulfate de plomb. L'élec-
trolyse d'une solution de sulfate de plomb dans Facide sulfurique
concentré avec une anode en platine ne fournit pas non plus de per-
sulfate de plomb.
Ce persulfate de plomb peut se conserver indéRniment dans Tacide
salfurique de densité 1,7 à 1,8, à la température ordinaire et dans
l'obscurité.
C'est une poudre blanche, souvent très légèrement jaunâtre, qui
n'est pas nettement cristalline, lise dissout difficilement dans Tacide
sulfurique concentré et dans Facide pyrosulfurique, en formant pro-
bablementle composé H^Pb(SO^)'. L'eau et Facide sulfurique étendu
le décomposent instantanément en acide sulfurique et peroxyde de
plomb hydraté. C'est un oxydant très énergique, qui agit à la façon
du peroxyde de plomb, mais plus énergiquement.
Il peut former des sels doubles jaunâtres avec les sulfates alcalins.
1. leiUcUrîfLf. E le k troc hernie, t. Vif, p. 343; 1900; — Éclairage électrique,
l. XXVI, p. 226.
2. Gomme on peut le remarquer ici, les conditions de formation du persulfate
d« plomb sont loin d'être les conditions de fonctionnement normal de l'accumu-
lateur au plomb. Elbs et Fischer pensent cependant que, par Temploi d une den-
sité de courant trop élevée ou encore par suite d'une trop faible porosité de
la matière active, la densité de Tacide à l'intérieur de la plaque peut s'élever au-
dessus de 1,65, et que le support en plomb peut alors s'attaquer en formant du
persulfate de plomb qui se dissout dans l'acide. Le persulfate ainsi formé est
ensuite décomposé, par Pacide étendu, en peroxyde de plomb; mais celui-ci n'est
pas cristallin, c'est une boue gélatineuse qui n'adhère plus au support. D'après ces
auteurs, cette influence serait doublement néfaste, puisqu'il y aurait, d'une part,
attaque du support, et, d'autre part, diminution de l'adhérence de la matière.
62 LES ACCUMCLATECRS ÉLECTRIQUES
En ce qui concerne la décharge, EIbs considère le peroxyde de la
positive comme un dépolarisant qui se réduit régulièrement en for-
mant de loxyde de plomb et divers sulfates basiques, ceux-ci ne se con-
vertissent que peu à peu en sulfate ordinaire. A la négative, au con-
traire, le sulfate de plomb se produit directement. Cette différence
d^action proviendrait de ce que, pendant la décharge, la plaque
positive s*appauvrit en acide sulfurique.
D'après Elbs, la formation de sulfate de plomb à la positive pen-
dant la décharge serait due à une action secondaire. Ce sulfate de
plomb ne serait ensuite transformé en peroxyde pendant la charge
que grâce à une autre action secondaire entre le persulfate de plomb
d'abord produit et Teau. Nous discuterons dans la suite ces deux
points.
Hypothèse de Gooper. — M. W.-H. Cooper^ fait, à propos des
théories de Gladstone et Hibbert et de Darrieus, les observations
suivantes :
Au sujet de la théorie de Darrieus, il n'admet pas qu*on puisse
identifier l'action de Tacide sulfurique sur la litharge à celle qui
peut se passer dans la matière active où la porosité est grande et où,
nécessairement, chaque molécule de PbO formée est en contact
avec Tacide sulfurique. D'autre part, il n'est pas satisfait de la théorie
de la double sulfatation, car, si la première molécule d'acide sulfurique
agit bien d'après Téquation :
Pb SO» H2 0 PbO,
comment expliquer l'action de la seconde molécule où SO* et H^
sont nécessaires sur la même plaque ?
Pour expliquer Faction de la deuxième molécule d'acide sulfurique
ou, en un mot, la sulfatation de la positive, l'auteur admet qu'on
peut regarder PbO comme équivalent aux deux pôles d'une pile dont
l'un est Pb et l'autre O.
L'acide sulfurique est dissocié; SO* pasise au Pb pour former du
sulfate, et H^ forme de l'eau avec l'oxygène, d'après le diagramme :
Pb S0<H2 0;
si le Pb se trouve suffisamment près de O, on a une molécule de PbO.
1. The Electrician.i. XXXV, p. 290.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 63
Tra?aaz de Mugdan. — Martin Mugdan^ a entrepris, à la fabrique
d'accumulateurs de Marly-le-Grand (Suisse), une série d'expériences
qui tendent à confirmer Thypothèse de la double sulfatation.
!• Détermination de la quantité de sulfate formé pendant la décharge,
— Dans une première série d expériences, M. Mugdan monte 12 élé-
ments, dont 6 composés d'une positive entre 2 négatives et 6 autres
d une négative entre 2 positives.
Après formation des plaques, consistant en quelques décharges et
surcharges successives, de façon à ramener le sulfate à l'état de PbO^
etdePb, les plaques furent lavées soigneusement à Teau, de façon
à enlever Tacide sulfurique; puis les éléments furent remplis avec
des solutions d'acide sulfurique de densités différentes.
Deux des éléments restant isolés, comme éléments de contrôle,
les autres furent déchargés à une densité de courant de 0,02 ampère
par centimètre carré pendant vingt minutes. Après interruption, les
plaques furent sorties des éléments et lavées à fond à l'eau distillée
jusqu'à élimination complète de l'acide.
Chaque plaque fut ensuite placée dans un petit vase, en regard
d'une plaque de platine d'égale grandeur, chaque vase étant rempli
de 100 centimètres cubes d'acide sulfurique au 1/20 (D =: 1,0306).
Afin d'éviter les pertes par projection, chaque vase était mis dans un
autre plus grand et couvert d'une plaque de verre. Les douze éléments
réunis en tension étaient chargés par un courant d'intensité faible et
subissaient quelques décharges et surcharges successives afin de
décomposer le SO^Pb en PbO* et Pb et de faire rentrer l'acide sulfu-
nque en solution. Les vases et les plaques étaient ensuite lessivés
à fond à l'eau distillée de façon à enlever toute trace d'acide, et dans
<^haque liquide on titrait l'acide sulfurique; la quantité initiale étant
connue, on en déduisait la quantité apportée par la charge et par
suite la proportion de sulfate formé pendant la décharge.
Us résultats obtenus sont consignés dans le tableau 12.
A l'interruption de la décharge, la positive n° 2 avait 1,75 volt
^n^nie différence de potentiel mesurée avec une négative témoin non
• ^f^^ersée par le courant; les deux plaques 1 et la négative 2 donnaient
^^^ différence de potentiel plus élevée.
La négative 5 tomba à 0 volt après quatre minutes de décharge,
de sorte que le sulfate formé se convertit en peroxyde à partir de ce
momeni, et la plaque dégagea de l'oxygène.
1. Zeilschrift f, Eiektrovhemie.i. VI, p. 309-320, 7 décembre 1899; — Éclairage
électrique, t. XXIII, p. 149.
64
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La positive 5 avait aussi une diflerence de potentiel un peu au-
dessous de la valeur normale.
Les plaques déchargées dans le sulfate de soude ont une différence
de potentiel normale ; comme on le voit, la positive ne se sulfate pas,
elle s'oxyde seulement; la négative, au contraire, se sulfate en grande
partie.
TABLEAU i!2
1 . Plaque PoUak déchargée dans acide à
26 0/0 (D — L1815) . . .
2. Plaque Pollak déchargée dans acide à
10 0/0 (D — 1,0686)
3. Plaque Pollak non déchargée dans acide
à 26 0/0
4. Plaque à grille perforée non déchargée
dans acide à 26 0/0
5. Plaque à grille perforée déchargée dans
acide à 10 0/0
6. Plaque à grille perforée déchargée dans
une solution de sulfate de soude
à 14 0/0
SULFATE DE PLOMB FORMÉ
ea 0/0 de la quantité
théorique d'après la double
sulfatalioD
PL.IQDE POfllTIVK
94,0
90,1
0,6
0,8
80,3
PLAQUE NÉOATITK
100,0
98,7
4,9
7,2
21,7
70,4
Tenant compte des considérations ci-dessus, Tauteur conclut de
cette expérience que la quantité de sulfate qui se forme pendant la
décharge normale, même avec un acide de faible densité et une forte
densité de courant, correspond essentiellement à la théorie de la
double sulfatation.
2*^ Détermination de la quantité d'acide sulfiirique absorbé par
les plaques après décharge. — Dans une deuxième série d'expé-
riences, les plaques déchargées, au lieu d'être rechargées de façon à
en extraire l'acide sulfurique, étaient mises en contact dans un petit
verre avec 50 centimètres cubes d'une solution d'acide sulfurique
normal. S'il y avait formation d'oxyde, l'acide sulfurique devait
être absorbé. Après lessivage des plaques, on titrait Tacide sulfu-
rique restant.
En cas de sulfatation totale à la décharge, les plaques déchargées
et non déchargées ne devaient pas se comporter dilTéremment.
THÉORIE CHIMIQUE DK L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
65
Les plaques essayées étaient du système Pollak, de dimensions
4x7 centimètres et 4 X o centimètres, découpées dans de grandes
plaques. Les unes furent mises dans Tacide sulfurique normal ; les
autres, dans une solution de sulfate de soude. Les éléments montés
en série furent déchargés à 1 ampère (correspondant à une densité
de courant de 0,018 et 0,025 ampère par centimètre carré), et la
décharge fut interrompue après quinze minutes.
Les tableaux 13 et 14 montrent les résultats obtenus.
Le quinzième tableau se rapporte à des plaques positives déchar-
gées seulement neuf minutes à 1 ampère.
TABLEAU 13
PLAQUES POSITIVES
QUANTITÉ D'ACIDE DISPARU 1
exprimée en cmî* d'acide normAl 1
après 1 h.
d'action
de l'acide
après les
Y heures
suivantes
après les
120 h.
suivantes
Non déchargée
6,4
6,1
14,9
5,6
3,3
2,6
7,7
32,7
30,4
18
25
Déchargée dans acide normal^ (densité
de courant 0,018 amp. par cm^) . .
Déchargée dans acide normal (densité
de courant 0,025 amp. par cm^) . . .
Déchargée dans une solution de Na^SO»
(densité de courant 0,018 amp. par cm^)
TABLEAU 14
PLAQUES NÉGATIVES
QUANTITÉ D'Ai:lDE DISPARU
exprimée en cm3 d'acide normal 1
après 1 h.
d'action
de l'acide
après les
2W..
suivantes
après les
70 h.
suivantes
Non déchargée
0,7
0,75
4,6' à «:î
1,5 "-
0,4
0,3
0,6
0,4
1,5
2,0
0,7
Déchargée dans acide normal (densité
de courant 0,018 amp. par cm*-^) . . .
Déchargée dans acide normal (densité
de courant 0,025 amp. par cm-^) . . .
Déchargée dans une solution SO'Na'^
(densité de courant 0,018 amp. parcm'^)
i. Par acide normal, on eutend ici Tacide à 4,9 0/0.
«6
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU 15
PLAQUES POSITIVES
QUANTITÉ D-ACIDE DISPARuj
exprimée eo ca' (Taeide oonsal 1
après 3 h. 12
d'aetioii de l'acide
•près les 16 h.
sairaates
NoD décharcée
9,3
7,8
6,9
16,4
4,6
3,6
2,5
7,5
Décharg«^e dans acide normal (densité de
courant 0,018 amp. par cm^;
Déchargée dans acide normal • densité de
courant 0,025 amp. par cm*'
Déchargée dans solution SO'Na* densité
de courant 0,018 amp. par cm*) ....
Ces tableaux prouvent que, même dans Tacide faible à 4,9 0/0 et
avec des densités élevées de courant 0,018 et 0,025 amp. : centimètre
carré, on ne peut admettre la formation d'oxyde pendant la décharge.
Dans la solution de SO*Na*, la positive s'oxyde pendant la décharge,
ainsi qu'on peut le déduire des chiffres plus élevés pour l'absorption
d'acide.
Les valeurs croissantes d'absorption pour les positives proviennent,
d'après l'auteur, de l'action locale, la surface coupée du quadrillage
n'étant pas suffisamment formée.
3* Sulfatalion de t oxyde de plomb. — Afin de démontrer que la
formation de sulfate ne provenait pas d'une action secondaire de
l'acide sur l'oxyde formé, l'expérience suivante fut faite sur une
plaque négative. Celle-ci fut exposée à l'air de façon à s'oxyder, ce
que l'on constate par une élévation de température; la plaque était
ensuite refroidie dans l'eau, séchée, puis mise en contact, comme
dans l'expérience II, avec 50 centimètres cubes d'acide sulfurique
normal.
Les quantités d'acide absorbé furent :
Acide absorbé après 15 minutes d'action de
Tacide
Acide absorbé après les 60 minutes suivantes.
Acide absorbé après les 5 heures suivantes, . .
Acide absorbé après les 45 heures suivantes. .
cm:
Toltl eo tttfi
2,7
2,7
3,9
6,6
4,4
21,0
0,65
21,65
Si on se rappelle que, dans l'expérience II, la décharge, et par suite
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PI^MB
67
*^0A
-«5
^-<^
-KS
-2,0
'2,S
~ic
Minutes tO 20 ZO
Courbt ^ poiansation ano<féqu% mesurée avec fib(^
Fio. 7. — Courbe de polarisation anodique.
Vaciion de Tacide, ne durait que quinze minutes, temps insuffisant
pour sulfater Toxyde, si celui-ci se produisait d'abord pendant la
décharge, on peut en déduire que la quantité de sulfate formé ne
peut provenir d'une action secondaire.
4* Démonstration de la présence unique des trois corps Pb, PbO^
et PbSO^. — Mugdan a fait les
observations suivantes, qui
tendent à confirmer une fois
encore que les seuls corps qui
jouent un rôle dans la dé-
charge sont uniquement Pb,
PbO^ et SO^Pb.
Une lame de plomb de
10 décimètres carrés de sur-
face totale, recouverte d'une
couche très faible de plomb
spongieux, était montée entre
2 positives de mêmes dimen-
sions, mais de très grande ca-
pacité (SOampères-heures), dansVacideà 200/0 (D = i,153=:19%15 B).
La lame de plomb étant prise comme anode, on chargeait avec un
courant de très faible inten-
sité 1 = 1 ampère, et on notait
la différence de potentiel aux
bornes de l'élément toutes les
quinze secondes. On obtenait
alors la courbe {fig, 7).
Après une longue surcharge,
on inversait ensuite le courant,
cou,^^^rsssi^,ncc^^^n,esorée^no2^^ plaq^e étudiéc dcvcnaut
FiG. 8. -Courbes de polarisation cathodique. a»°si cathode; on obtenait la
courbe I de la figure 8.
On remarque que ces courbes se composent de deux parties hori-
zontales qui correspondent aux équilibres Pb I PbSO^etPbO^ I PbSO»
et que ces deux parties sont reliées aux abscisses 12,5 et 10 par une
brusque inflexion, qui montre qu'aucune autre réaction que la for-
mation de sulfate n'a lieu. Après chaque inflexion brusque, on trouve
une pointe de la courbe provenant de l'augmentation de résistance
due à la sulfatation ^
1. Nous reyiendrons plus loin sur ce point.
-4i
-^Z
'2.Û
'2,5
*" '
Coari
i^
r]
--^
SCât^
,
Itnox
«s /
0
' — i
r-^
j
à
u
68 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Sur la courbe II de la figure 8, on a représenté la polarisation catho-
dique dans le cas où on aurait arrêté la polarisation anodique {fig, 7)
avant l'inflexion brusque. On voit ici que la deuxième partie de la
courbe est très sensiblement horizontale avec une chute rapide finale
correspondant au dégagement d'hydrogène.
Le phénomène est troublé dans le cas de la courbe 1 de la figure 8
par une action locale entre le Pb et le PbO^, qui existent ensemble à
ce moment sur la plaque.
Hypothèse de E.-J. Wade. — E.-J. Wade a émis Thypothèse ^ que
le plomb et le peroxyde qui constituent les matières actives des
électrodes se trouvent dans un état diiïérent de ces corps tels qu'ils
sont produits chimiquement, et qu*ils représentent un état polymé-
rique de ces derniers.
Il explique ainsi que, pendant une décharge normale, le plomb et
le peroxyde gardent leur structure, absorbent Tacide sulfurique gra-
duellement et ne perdent pas leur conductibilité, ce qui permet la
désuif atation à la charge suivante.
On sait que la décharge est limitée bien avant que tout le per-
oxyde ou le plomb soient transformés en sulfate.
Wade admet que l'absorption ne se fait plus, pendant la décharge,
lorsque les compositions de matières actives sont devenues Pb^O^SO*
à la positive et Pb'SO^ à la négative, ce qui suppose que 44 0/0 du
peroxyde et 40,5 0/0 du plomb spongieux ne peuvent entrer en com-
binaison et être utilisés à la décharge.
C'est à ce moment que la résistance intérieure croît rapidement et
que la différence de potentiel baisse.
L'accident que l'on appelle la sulfatation des plaques ne serait,
dans cette hypothèse, qu'un changement de ces molécules complexes
se décomposant en sulfate normal de plomb et en plomb et peroxyde
normaux, Tétat simple de ces corps étant plus stable. Dans ces con-
ditions, la continuité serait détruite ainsi que la conductibilité de la
matière active ; il y aurait de plus, par ce fait, augmentation de
volume à la positive.
Pendant rinversion du courant après une décharge, on sait que le
plomb passe à l'état de peroxyde, et réciproquement le peroxyde à
Tétat de plomb. Dans ce cas, il se produirait des formules intermé-
diaires et les molécules garderaient leur structure initiale intacte.
1. Journal of Proceeclings of Ihe Instilulion of Electrical Engineers^ t. XXIX,
1900 ; — VEclairage électrique, t. XXXII, p. 25.
THÉORIE CHIMIQUE DE LACCUMUIATEUK AU PLOMB 69
Afin de donner plus de corps à son hypothèse, Wade rappelle que
le plomb est très apte à former des sels basiques, et, fait rare pour
les métaux, à s'unir à deux radicaux différents. C'est ainsi que Ton
connaît
, . ... -.., \ SO* sulfato-carbonate (le plomb
La lanarkile Pb» J -,^3 *^
- , 1. 11-. i^u . \ SO* sulfato-lricarbonate de plomb
Laleadhilhte Pb^ J /pQjxg
- , ... ^, , \ Cl' chloro-carbonate de plomb
La phosgénite Pb* j ^^3 '^
i Cl'
Le sulfochlorure . . Pb' J ^
D'antre part, le carbonate de plomb peut renfermer des propor-
tions très variables de PbCO' et d'hydrate Pb(OH)'; les miniums
renferment de même des proportions très variables d'oxygène et
peuvent prendre les formules différentes Pb^O\ Pb^O^, Pb'O*',
Pb'O^
Mendelejeff a expliqué ces particularités du plomb en les attri-
buant à une polymérisation de celui-ci. 11 suppose que les molécules
de plomb sont formées d'une réunion de x atomes Pb. Il réalise
ainsi différentes formules en admettant pour le protoxyde de .plomb
la formule Pb«'0*>.
En supposant la même polymérisation pourle plomb et le peroxyde
dans raccumulateur, Wade explique ainsi l'absorption graduelle de
l'acide sulfurique pendant la décharge ; les différents composés qui
se produisent successivement sont alors les suivants :
Plaque négâtire
Plaque positire
Début de la décharge. .
Pb«
Pb<2(oa)«i
Pb«SO*
Pb"(02)HS0»
Pb«{SO»)'
Pb'2(02)*«(SO»)»
Pb«(S0«)3
Pb«(03)»(SO»)3
Pb«{SO*)»
Pb«(02)«(S0')*
Pb<2(SO»)3
Pb«2(02)7(SO»)5
Fin de la décharge ....
Pb<2(S0«)'-»
Pb«2(Oi)6(SO«)6
Dans cette hypothèse, les équations chimiques rendant compte de
la décharge peuvent être ainsi exprimées :
A la négative :
Ph > , .^, _ i PbSO»
Pb i + ^^ - i Pb
70 LES AOCt'MULATEL'RS ÉLECTRIQUES
et à la positive :
/ Pbo» ^ + "* ^ ^^^^* - \ Pbso* i ^"^•
Quand on inverse le courant à la fin de la décharge^ le plomb de
a négative continue à se sulfater pendant que le sulfate se peroxyde,
de telle sorte que les différents états intermédiaires peuvent être les
composés ci-dessous :
Platjne sé^Te PUqoe positire
Pb"(S04)« Pb«i02)«(S(>*;«
Pb" ( 0») (S04)« Pb« ^0»)5 ,S0*)«
Pb<2 (02)* (S0*)« Pb«2 , 0>)« (SO^j*
Pb« ,0>)3 {S0«)« Pb" (0«)3 (S0«)«
Pb«a(0>;« (SOV Pb«iO»)2(SO»)«
Pb« (02)5 (S0*)« Pb" (02) vSO*)«
Pb<2(02)«(S0«)* Pb«2(S0«)«
et les équations chimiques correspondantes sont ici
A la négative :
\ PbSO* ) , S0« _ J Pb02 )
( Pb i + so* + ^" ^ - ) Pbso^ ^ + 2a so
et à la positive :
5 Pb02 > , H2 _ J PbSœ I ^ 2H20 ^
1 PbSO» i + H2 + "^^ - ( Pb 1 + H2S0*
En continuant la charge d'inversion, Tacide sulfurique s'élimine
peu à peu comme dans une charge normale. Dans ce cas les compo-
sés Pb2S0* à la négative et Pb202SO*à la positive sont transformés
en Pb et Pb02 d'après les équations :
A la négative :
et à la positive :
L'auteur explique que, la négative limitant la capacité, la baisse
est plus rapide que dans le cas de la positive par ce fait qu'à la néga-
tive raccroissement de résistance est soudain, qu'une sulfatation
plus grande est impossible et que l'inversion commence ; tandis qu'à
THÉORIE «HIMIQUK DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 71
la positive la sulfatation peut aller un peu plus loin pendant la
décharge, de sorte que le produit final se rapproche de la for-
mule PbO',2PbS0^. Le plus ordinairement, cependant, on s'arrête à
PbO*,PbSO*.
Au point de vue chimique, tous les composés ci-dessus se com-
portent comme des mélanges ; en cela ils ressemblent aux miniums
et aux carbonates de plomb, qui présentent un haut degré d'instabi-
lité. Dans Taccumulateur même cette transformation peut se produire
et donne lieu alors à la sulfatation si nuisible ; les molécules quittent
leur état polymérique et reviennent à Tétat normal.
Les équations ci-dessous indiquent comment se briseraient deux
molécules complexes :
Pb^2(SO«)«=6Pb-h6PbSO«
Pb" (02)« (S0»)« = 6PbO» -t- 6PbS0<
Wade admet comme probable que les molécules de sulfate ainsi
produites doivent donner un volume plus grand qu'à l'état combiné
et, par conséquent, comprimer la matière active, ce qui tend à dimi-
nuer la porosité. Les taches blanches qui se produisent sur les
plaques seraient dues au Pb et au PbO^ en molécules libres, qui se
sulfateraient beaucoup plus facilement que les molécules complexes.
Pour expliquer la perte de capacité- des négatives et le phéno-
mène de contraction qui raccompagne, Tauteur fait remarquer que,
d'après Schutzemberger, le cuivre allotropique revient à l'état nor-
mal par un trempage prolongé dans l'acide sulfurique et qu'il pour-
rait en être de même pour le plomb.
En résumé, d'après cette nouvelle théorie, les différentes transfor-
mations chimiques des matières actives positive et négative pendant
le fonctionnement de l'accumulateur seraient données par le tableau 16
ci-dessous :
TABLEAU 16
Pb
NégatiTe
Pb«2
\ PbSO*
1 PbH
Positire
Pb12(02)1J
PbSO*
Pb*^(02)H
Pb02
!
49
Pb2(SO«)2
1 Pb<o
\ Pb2(S0<)2
1 Pb<0(02)l0
PbSO*
3Pb
\ Pb3(SO«)3
j Pb»
1
J Pb3(S0*)3
1 Pb9(02)i>
PbSO!
3Pb03
l
Pb«(SO*)»
Pb»
l Pb« (SO'^*
Pb8(02)«
1
72
LES ACCUMULATEURS ÉKECTRIQrES
TABLEAU 16 {suite)
Né^tire
\ Pb'»(SO»)-*
\ Pb"
PbSO»
Pb
PbO>
2PbS0«
Pb
/ PbO»
PbSO»
i ( PbO«
3PbS0
.!
PbO»
Pb«(SO^;e
Pb«
PbO^
Pb»(SO»;«
Pb*
Pb«(02)2
Pbfi(SO«)«
Pb*
Pb3(0«)3
Pb«(SO«)«
Pb»
PbM02)»
Pb»(S0'j6
Pb»
Pb' (02)5
Pb«(SO^)«
Pb
Pb«(02)»
Pb«(SO*;«
Pb7(0»)7
Pb->(S0«)5
Pb8(02)8
Pb»(SO»)'
Pb«(02;i9
Pb3(sd»)3
Pb<o (oa)«o
Pb2(S0')»
Pb«<(02)H
PbSO»
Pb«(02)«
Posilire
i Pb»(SO*)' )
( PbM02)T i
l Pb« (SO*)*
PbSO»
Pb«(02)«
3Pb02
Pb
Pb«(SO«)«
Pb5 (O*)'*
i Pb2
/ ; Pb6(S0»)«
/ ( Pb»(02)5 ,
f Pb3
|Pb
Pb« (S0»)«
2PbS0«
Pb3(02)3
PbO»
\ f Pb^
\ Pb*(SO«)«
Pb2{02)a
\f Pb3
Pb«(SO*)«
Pb02
^ Pb«
Pb
( Pb6(SO»)6
PbSO»
[ Pb7
l
; pb5(so»)-^
i
\ Pb»
'( Pb»(SO')»
Pb»
3Pb
Pb3(SO«)3
; PbSO*
i Pb«o
Pb2(S0»j2
J Pb<«
1
PbSO*
Pb<2
Pb
En dehors de la question de polymérisation, l'hypothèse de Wade
est en accord avec la double sulfatation. Aussi doit-on la considérer
comme une dérivée de cette théorie. I/analyse chimique est inca-
pable de discerner si, dans le cours de la charge ou de la décharge,
on se trouve en présence d'un mélange de sulfate de plomb et de
plomb ou de peroxyde en quantités variables, ou bien si, comme
l'admet Wade, il se forme des combinaisons intermédiaires nette-
ment définies.
THÉORIE CHIMIprE DE LACCUMUIATEUR AU PLOMB
lO
Expériences de Pfafl. — On doit au D' A. Pfaff * quelques détermi-
nations effectuées en vue de se rendre compte si la consommation
théorique d*acide sulfurique (3*^,65 H*SO* par ampère-heure d'après
la double sulfatation) est atteinte en pratique. A cet effet, Tauteur a
entrepris des essais sur un élément renfermant 1 litre d'acide de den-
sité 1,24 (in charge ; les électrodes, constituées par une pastille de
matière active, comprenaient une positive de 8 millimètres d'épais-
seur et 2 négatives de 6 millimètres. La surface totale apparente
d'une plaque était de 4,8 dm' et la surface active de 3,4md' (en comp-
tant les deux côtés de la plaque).
L'élément était chargé jusqu'à dégagement gazeuxnormal, puis on
effectuait la décharge, et toutes les heures on mesurait très exacte-
ment la densité du liquide après avoir pris soin d'insuffler chaque
fois une certaine quantité d'air pour bien mélanger l'électroly te.
Un exemple des mesures effectuées pendant une décharge est
donné par le tableau ci-dessous.
TABLEAU 17
22* décharge 1 = 4 amp.
GOXSOXX4nO!i EH GKilXES
BIFFUEKGE
l|2S0i
de H-iSOi
TEMPS
AMPÈRES
VOLTS
DENSITÉ
de
en g^rammcs
DWilTÉ
dans
réleclrolyle
par
heure
par
amp. -heure
H^^r
4,00
2,01
1,2410
0,0037
402
7
1,75
9 57
4,00
2,00
1,2373
0,0054
395
10
2,50
10 57
4,00
i,99
1,2319
0,0059
385
10
2,50
11 57
4,00
1,98
1,2260
0,0061
375
11
2,75
12 57
4,00
1,97
1,2199
0.0060
364
11
2,75
1 57
4,00
1,95
1,2139
0,0060
353
11
2,75
2 57
4,00
1,935
1,2079
0.0062
342
11
2,75
3 57
4,00
1,915
1,2017
0,0056
331
10
2,50
4 57
4,00
1,89
1,1961
0,0062
321
11
2,75
5 57
4,00
1,855
1,1899
0,0064
310
12
3,00
6 57
4,00
1,835
1,1835
"""
298
—
Si, dans cet essai, on laisse de côté la première heure de décharge,
on trouve pour la consommation moyenne 2»^694 H'SO^ par
ampère-heure.
1. Centralblalt f. Ancumulatoren- und Elementenkunde, t. II, p. 73 et 173;
— Eclairage électrique^ t. XXXI, p. 289.
74
LES ACCUMUI^TEURS ELECTRIQUES
De nombreuses décharges étaient effectuées sur cet élément, en
faisant varier Tintensité de 1 à 5 ampères, ce qui correspondait
à une variation de densité de courant de 0,208 à 1,042 amp. : dm^
en considérant la surface totale apparente.
On prenait la moyenne des valeurs obtenues pour les décharges
de même intensité, et on obtenait ainsi les valeurs suivantes :
TABLEAU 18
INTENSITÉ
DENSITÉ DE COURANT
TEMPS
CAPACITÉ
CONSOMxMATlON
en amp. : dmS
DE
B!«
DE H2S04
BN AMPÈRES
de surface toUle apparente
DÉCHARGE
amp. -heures
e:( ghaumbs par amp.-hecrb
5
i,042
6
30
2.560
4
0,834
9
36
2.705
3
0,626
14
42
2.855
2
0,416
24
48
3.083
1
0,208
59
59
3.269
Ces valeurs ont servi à tracer la courbe de la figure 9, qui montre
que la valeur théorique 3«^^6o H^SO^ par ampère-heure n'est pas
atteinte dans ces essais, mais que Ton s'en approche pour les faibles
-I ? 1 7
so
1
1-
1
ï
1
«w
J
1
K
,/
/
f
0
**
X
Fio. 9 et 10. — Courbes de consommation d acide sulfurique.
intensités de décharge pour s'en écarter de plus en plus quand le
régime devient plus rapide.
La courbe de la figure 10 tracée également à l'aide des valeurs du
précédent tableau indique la variation de consommation d'acide
sulfurique par ampère-heure en fonction du temps de décharge.
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCU M UI^TBUR AU PLOMB 75
A propos de ces essais, nous ferons remarquer que, bien que
Tanteur ait écarté la première heure de décharge, les valeurs obte-
nues pour la consommation réelle d'acide sulfurique doivent être
trop faibles. Ce qui est mesuré ici, c'est la perte d'acide sulfurique
du liquide extérieur. Or les pores de la matière renferment une
certaine quantité d'acide qui contribue à la décharge et devrait être
ajoutée aux chiffres ci-dessus. Les actions se faisant de plus en plus
profondément pendant la décharge, il est très probable que
non seulement pendant la première heure, mais encore pendant la
plus grande partie de la décharge, Télectrolyte imprégnant les
pores de la matière active apporte une quantité non négligeable
d'acide sulfurique. Le premier tableau relatif à ces essais indique
bien d'ailleurs que, vers la fin de la décharge, alors que l'électrolyte
interne doit être épuisé d'acide, la consommation d'acide extérieur
tend à augmenter.
Ainsi s'expliquerait aussi l'accroissement, indiqué dans le précé-
dent tableau et dans les courbes, de la consommation d'acide sulfu-
rique par ampère-heure, avec les décharges lentes. La capacité et
par suite la quantité totale d'acide sulfurique consommé augmentant
avec celles-ci, l'influence de la quantité d'acide interne, quantité peu
variable, devient de plus en plus négligeable; aussi la consommation
d'acide pris à l'électrolyte extérieur se rapproche-t-elle de la valeur
théorique 3«%65. Celte influence doit d'ailleurs être d'autant plus
sensible que l'épaisseur de matière active est grande, ce qui est le
cas des expériences ci-dessus. Cette explication n'exclut pas la
possibilité d'une proportion d'oxyde inférieur PbO à la fin de la
décharge, un peu plus grande dans le cas des décharges rapides que
dans celui des décharges lentes.
Conclusions générales sur les réactions chimiques de Taccumula-
teur. — Si l'on fait abstraction de toute hypothèse pour ne consi-
dérer que ce qui est nettement démontré par l'expérience, on peut
conclure des différentes études chimiques qui viennent d'être ana-
lysées que les matières actives de l'accumulateur au plomb sont
incontestablement le plomb spongieux à la négative et le peroxyde
de plomb à la positive. Il n'est pas douteux, d'autre part, que ces
matières renferment dans leurs pores, à la fin de la charge, des
petites quantités d'hydrogène à la négative, et d'oxygène à la posi-
tive, et que cette dernière, en outre, peut être imprégnée, dans cer-
taines conditions du moins, de traces d'acide persulfurique et d'eau
76 LES ACCUML'LATEL'RS ÉLECTRIQUES
oxygénée. Ces différentes substances, quoique ne prenant pas part
aux réactions générales, peuvent néanmoins servir, comme on le
verra par la suite, à expliquer certains phénomènes du début de
la décharge.
A la fin de la décharge, il est unanimement admis actuellement
que la matière négative est constituée par du sulfate de plomb et du
plomb spongieux non utilisé et que la quantité de sulfate de plomb
formé est proportionnelle à Ih quantité d'électricité débitée. Y a-t-il,
comme le soutient Darrieus, sous-oxydation du plomb Spongieux
avant sa sulfatation ? Cela paraît peu probable d'après les expériences
de Mugdan. Dans les chapitres suivants, cette hypothèse sera d'ail-
leurs soumise encore à discussion.
Un autre point très intéressant, relatif à la négative, est celui
de savoir si le plomb spongieux qui constitue la matière active doit
être regardé comme une modification allotropique du plomb et s'il
jouit de propriétés chimiques différentes. Une seule théorie soutient
cette thèse, celle de Darrieus. Or il faut bien dire que la seule preuve
expérimentale apportée par cet auteur est, comme nous le verrons,
l'affirmation d'une différence entre les forces électromotrices don-
nées par les cathodes en plomb spongieux et en plomb ordinaire.
Au point de vue chimique, ce n'est pas en effet la rapidité d'oxyda-
tion du plomb spongieux à Tair qui peut servir de preuve, car on
connaît quantité de corps qui, dans un état de grande division, sont
capables d'entrer en combinaison chimique beaucoup plus rapide-
ment que dans leur état ordinaire, tout en dégageant les mêmes
quantités de chaleur rapportées à l'unité de masse engagée dans
la réaction.
Nous examinerons ce point dans un chapitre suivant.
A la positive, il est certain que le peroxyde se réduit pendant
la décharge, proportionnellement aux ampères-heures débités, et
qu'il se forme du sulfate de plomb. Quoiqu'il soit prouvé qu'à côté
du sulfate de plomb il existe toujours de petites quantités d'oxyde
inférieur PbO, il n'en est pas moins vrai que les études les plus
minutieuses indiquent, pour la quantité de sulfate de plomb formé,
une valeur sinon absolument proportionnelle à la quantité d'électri-
cité débitée, du moins s'en rapprochant beaucoup.
Sur le processus de la charge, si les principaux travaux chi-
miques sont d'accord en ce qui concerne la réduction directe du
sulfate de plomb en plomb spongieux à la négative, ils n'expliquent
pas d'une façon irréfutable la transformation du sulfate de plomb en
THÉORIE CHIMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 77
peroxyde à la positive. L'hypothèse de Darrieus, qui suppose que la
peroxydation est produite par action de Tacide persulfurique sur
le sulfate de plomb, ne résiste pas aux expériences directes d'Elbs
et Schœnner et de Mugdan. La théorie d'Elbs, qui admet la forma-
tion, pendant la charge, d'un persulfate de plomb qui se décompose
sous l'action de Teau en peroxyde et acide sulfurique, est assez sédui-
sante a priori. Pourtant on sait maintenant que la préparation des
persulfates, et entre autres de celui de plomb, exige des condi-
tions qui ne sont pas celles de fonctionnement de Taccumulateur.
Néanmoins nous discuterons encore cette hypothèse dans les cha-
pitres suivants. Quant à la théorie de la double sulfatation pure et
simple, elle n'explique pas jusqu'ici la transformation du sulfate de
plomb en peroxyde. On verra dans le chapitre « théorie osmotique »
différents processus qui rendent compte de cette réaction.
CHAPITRE IV
ÉTUDE THBRMODTNAMIQUE DE L'AGGQMOLATEUR AU PLOHB
On a vu (p. 15) que la force électromotrice d'un couple réversible
peut être exprimée mathématiquement quand on connaît les quantités
de chaleur dégagées par les réactions chimiques (loi de Thomson)
et aussi le terme correctif dû aux actions thermo-électriques (loi
d'Helmholtz). La loi générale s'exprime par Téquation :
23091a "^ dT'
Pour être exacte, une théorie chimique de l'accumulateur doit être
en accord avec cette loi. Malheureusement le terme W n'a pas
encore été évalué d*une façon très précise, et on verra plus loin que,
pour la même réaction, deux auteurs différents donnent des quan-
tités différentes de chaleur dégagée. Quant au terme correctif, il
n'a été déterminé que récemment. On trouvera plus loin cette dé-
termination.
De ce côté aussi, il règne encore quelque incertitude.
Les différeptes théories et la loi de ThomsoiL. — C'est d'abord avec
la loi de Thomson qu'on a essayé d'accorder les différentes théories
émises. Le D'"Aron *, on partant de ce fait que la force électromotrice
de Télé ment Daniell correspond à 50.130 calories et que la force
électromotrice de la plie secondaire est égale à 1,78 daniell, en
déduit pour celle-ci un dégagement de 89.230 calories.
Si on appelle xeiy les quantités de chaleur dégagées respective-
ment par la négative et par la positive, on a ainsi :
X -^y = 89.230.
1. Conférence à la Société électrotechnique de Berlin, 1883.
ÉTUDK THERMODYNAMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 79
En remplaçant la négative par une plaque de cuivre, on obtient
1,31 daniell, soit 65.670 calories.
Comme, dans ce cas, il y a production de sulfate de cuivre, dont la
chaleur de formation est 55.960 calories, d'après Thomsen, on peut
en conclure que le dégagement de chaleur dû à la positive est
égal à :
y = 65.670 — 55.960 = 9.710 calories.
Dans l'accumulateur au plomb, le dégagement de chaleur prove-
nant de la négative doit donc être :
X =z 89.230 — 9.710 = 79.520 calories.
D'après les données de Thomsen, la formation du sulfate de
plomb, en partant du plomb, correspond à un dégagement de
73.800 calories. Celte valeur étant voisine de celle calculée a-, on
peut en conclure qu'il y a bien transformation du plomb en sulfate
de plomb pendant la décharge, à la négative.
Dans son Étude thermochimique sur les accumulateurs^ Tschelt-
zow^ donne les résultats de ses déterminations sur la chaleur de
formation du peroxyde de plomb.
Les deux méthodes employées furent : Faction de Tazotate mer-
cureux en solution azotique étendue sur le peroxyde de plomb et
Taction sur celui-ci de Tanhydride sulfureux.
Les chiffres obtenus d'après les deux équations
Pb02 + SO^ gaz =: PbSO» + 82.600 calories
et
PbO« -f 2HgAz03 + 4Az03H =
Pb(Az03)2 + 2Hg{Az03)2 + 2H20 + 31.800 calories
donnent pour la réaction :
PbO solide (223 gr.) + G gaz (16 gr.) = PbO^ solide (239 gr.).
Premier procédé + 12.070 calories.
Deuxième — + 12.210
Moyenne +12.140 vers W C.
1. Note présentée à l'Académie des Sciences par M. Berthelot, le S juin 1885 ;
Lumière électrique^ t. XVI, p. 576.
80 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Appliquant ensuite la loi de Thomson, Tscheltzow fait les quatre
hypothèses suivantes :
1*^ PbO^ réduit en Pb par Thydrogène du pôle négatif. La chaleur
dégagée est :
-f (Ha,0) — \ {PbO,0) — \ (Pb,0) = + 37.200 calories,
d'où :
E=0,81 volt.
2** PbO^ transformé en PbSO*. — Chaleur dégagée :
+ (H2,0) + (PbO,HaSO«aq.) — (PbO,0) = + 81.500 calories,
d'où :
E=: 1,77 volt.
3** Pb négatif transformé en sulfate, et PbO- en Pb. — Chaleur
dégagée :
- (Ha,0) + (Pb,0) + (PbO,SO«H2 Aq.) - | (PbO,0) - | (Pb,0) + (^,0)
= 44.300 calories,
d'où:
E = 0,96 volt.
4° Sulfatation des deux électrodes. — Chaleur dégagée :
- ( H2,0) + (Pb,0) + (PbO,H2SO s aq.) - (PbO,0) + (Ha,0) + (PbO,H2SO* aq.)
= + 88.600 cal.,
d'où :
E = 1,92 volt.
La mesure directe donnant 1,9 à 2 volts, celte dernière réaction
doit être considérée comme la plus probable, et l'auteur en conclut
que la théorie de la double sulfatation est exacte.
Drzewiecki, appliquant sa théorie (voir p. 46), calcule aussi les cha-
leurs de formation pour une seule des chaînes : H^O^ se scindant
en H^ et O* absorbe — 23.700 calories, H*-* s'unissant à O dégage
4- 34.600 calories, l'oxydation de Pb en PbO donne -|- 25.500 calories,
et la sulfatation de PbO donne -f- 10.700 calories, soit en tout 47.000
calories, correspondant, d'après la loi dç Thomson, à 2,04 volts,
valeur qu'il estime voisine de la réalité.
En admettant la dojble sulfatation et en appliquant la loi de
Thomson, Gladstone et Ilibbert ont trouvé, pour la force électromo-
ÉTUDE THBRMOnyMANIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
81
triée calcalée, la valeur ^,627 volts pour Tacide H^SO^ pur, alors
que la détermination pratique leur adonné 2,607 volts.
En prenant de Teau, ils obtinrent par le calcul 1,33 volt etparTex^
périence 1,36 volt.
Pour les concentrations intermédiaires, la concordance n'était pas
aussi grande jusque 6 0/0 d'acide ; à ce point, la valeur théorique
était 1,901 volt, la valeur expérimentale 1,89 volt.
Darrieus, faisant application de la loi de Thomson, trouve les
valeurs suivantes pour la force électromotrice initiale (celle due au^
coup de fouet), en admettant la formation de Tacide persulfurique à
la positive et à la négative, soit la combinaison de Thydrogène,
soit celle du plomb spongieux.
TABLEAU 19
Chaleur de formation d'an équivalent d'eau
Chaleur de formation d'un équivalent de sulfate
de plomb
Décomposition de Tacide persulfurique (corps
exothermique)
Total.
Force électromotrice correspondante, d'après la
loi de Thomson
PÉGAGEMENT DE CHALEUR
1" Cas
calories
34.500
13.200
47.700
2,07 volts
2* Cas
calories
36.200
13.200
49.400
2,15 volts
Darrieus conclut à un accord suffisant avec la force électro-
motrice mesurée 2,24 volts, la petite différence provenant, d'après
lui, du terme correctif d'Helmholtz, additif, puisque l'accumulateur
se refroidit pendant la décharge.
Darrieus applique ensuite la loi de Thomson à la partie la plus
importante de la décharge, en supposant, d'après sa théorie, que
nous avons examinée antérieurement, que la négative seule se sul-
fate, la positive se réduisant seulement de l'état de peroxyde à celui
d'oxyde inférieur.
2 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
En faisant le calcul pour différentes négatives, il trouve :
TABLEAU 20
COUPLES
dani
l'acide fiOLFURIQDE
FORCE ÉLECTROMOTRICB
calculée
d'après la loi db tbomsoii
FORCE fiLECTROMOTRICE
MBSCRÉB
PbO> Zn
PbO> Fe
PbO» Cu
PbOa 1 Pb ordinaire
volU
2,13
1,77
1,07
1,32
TOltS
2,30
1,97
1.25
1,60
et il en conclut que Taccord est suffisant, tous les couples ayant
sensiblement le même terme correctif.
La force électromotrice i ,60 volt a été mesurée ici avec une lame
de plomb ordinaire. En remplaçant cette plaque par une négative
en plomb spongieux, Darrieus trouve 1,93 volt. U explique cette
différence en admettant un état allotropique du plomb, comme
Schutzemberger Pavait déjà constaté sur le cuivre, Targent et le
plomb, et Gore sur Pantimoine ; ces corps, dans un état moléculaire
spécial, dégageant de la chaleur en passant à Pétat ordinaire.
D'après Darrieus, par conséquent, le plomb ordinaire et le plomb
spongieux dégageraient des quantités de chaleur différentes et
auraient par suite des forces électromotrices différentes également * .
Comme autre preuve d'une modification allotropique du plomb,
Darrieus applique la loi de Thomson au couple plomb spongieux^
acide sulfurique, acide antimonique. Comme il admet dans ce cas la
réduction de Pacide antimonique en oxyde antimonieux à la déchargée,
il calcule ainsi les chaleurs dégagées :
Chaleur de formation d'un équivalent de sulfate de plomb 36.200 calories
Décomposition de l'acide antimonique et réduction en
oxyde antimonieux 30.700 —
Différence 5.500
1. On verra plus loin qu'il n'en est pas ainsi. Cependant, même en admettant
cette supposition, comment pourrait-on alors expliquer que, pour la force électro-
motrice initiale (due au coup de fouet), la loi de Thomson donne une valeur
voisine de celle qu'indique la mesure, alors qu'on prend comme chaleur de sul-
fatation celle du plomb ordinaire ?
ÉTUDE THERMODYMANIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 83
La force électromotrice correspondante serait, diaprés la loi de
ThomsoD,
E =0.24 volt <.
Or h mesure directe donnant 0,72 volt, la différence
0,72 — 0,24 = 0.48 volt,
à peu près égalé à celle qui existe entre la force électromotrice de
Vaccumulateur au plomb mesurée et celle calculée d'après la loi de
Thomson (en supposant réduction simple du peroxyde en oxyde infé-
rieur), représenterait, d'après Darrieus, le dégagement de chaleur
pour le passage de la modification allotropique du plomb spongieux
en plomb ordinaire.
Cette modification allotropique serait du même ordre de grandeur
que celle du cuivre. C'est ainsi qu'en remplaçant dans l'accumulateur
au plomb la négative en plomb spongieux par une négative en cuivre
spongieux provenant de la réduction par le zinc de pastilles de
chlorure cuivreux fondu, Darrieus obtient la force électromotrice
1,68 volt', tandis que le cuivre -ordinaire lui donne, comme on a vu
plus haut, la valeur 1,25 volt. La différence
1.68— 1,25 =0,43 volt,
roisine de celle relative au plomb, se rapporterait aux deux états
di/férents du cuivre.
Fr. Streintz ^ a déterminé également la chaleur de formation du
sulfate de plomb en partant du peroxyde. Il mesura pour cela la
chaleur dégagée par Faction de l'acide sulfureux sur le peroxyde, et
il trouva :
PbO» + H^SO^ aq. = PbSO* + aq. + 76.700 G.
Comme on a d'autre part, d'après Thomsen {Thermochemische
l^ntersuchungen)y
H2S03 aq. + 0 = H2S0^ aq. + 63600 G
1. Dans le dernier chapitre^ où nous retrouverons l'étude de ce couple, nous
verrons que le calcul donne, en supposant les réactions signalées par Darrieus,
K— 0,90 volt, valeur incompatible avec les conclusions actuelles de cet auteur.
2. Pftisons remarquer ici qu'une force électromotrice aussi élevée n'a jamais été
trouvée par aucun autre auteur, pour le couple cuivre réduit-acide suirurique-
peroxydc de plomb. On verra dans le chapitre réservé aux accumulateurs autres
que l'acrumulateur au plomb que la force électromotrice admise est voisine de
1.23 volt, valeur identique à celle que donne le cuivre ordinaire.
3. Wied. Ann., t. LUI, p. 698; 1894.
84 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
la chaleur dégagée par la réaction chimique à la positive est^ d'après
Streiotz,
PbO» — 0 + H»SO» aq. = PbSO» + aq. + 13.iOO C. ({]
En prenant les valeurs déterminées par Thomsen pour la chaleur
dégagée à la négative, on a :
Pb + 0 + Hî»SO« aq. = PbSO» + aq. + 73.700 C. (2)
La somme des équations (i), (SS) donne pour la quantité totale de
chaleur dégagée dans Taccumulateur, par suite des réactions chi-
miques correspondantes à la double sulfatation,
Pb02 + Pb + 2H«S0» aq. = 2PbS0« + aq. + 86.800 C,
au lieu de 88.600, d'après Tscheltzow.
La force électromotrice prend ainsi, d'après Streintz, la valeur :
1,88 volt,
23091 . 2
très voisine, comme on le verra plus loin, de celle mesurée, si on
considère que les données thermochimiques de Thomsen se rap-
portent à de l'acide sulfurique très étendu (i molécule H*SO*et
environ 400 molécules H^O).
Le coefficient de température de raocnmnlatenr au plomb. —
Nous avons vu que la loi de Thomson n'est pas rigoureuse et qu'indé-
pendamment des quantités de chaleur dégagées par les réactions
chimiques, il y a lieu de tenir compte du terme correctif d'Hclm-
dE
holtz T -pT. dans le calcul de la force électromotrice réelle.
«1
Après l'étude des quantités de chaleur dégagées par les réactions
chimiques dont est le siège l'accumulateur au plomb, il convient
donc d'examiner le coefficient de température ^•
Les premières recherches sur cette question furent faites par
G. Meyer*, qui trouva la force électromotrice indépendante de la
température pour les concentrations 12,3, 27,8 et 45 0/0 H*SO*.
Plus tard, F. Streintz ^ a conclu d'un grand nombre d'expériences
1. Wied. Ann.. t. XXXlll, p. 278 ; 1888.
2. Wietl. i4«/i., l. XLVI, p. 499 ; 1892.
ÉTUDE THERMODYNAiUQUE DE L'ACCUMUI-ATEUR AU PLOMB 85
que le coefficient de température était très petit, mais estimable, et
que sa valeur, toujours positive, pouvait être représentée, pour des
densités d'acide comprises entre i,i44 et 1,173, par Téquation :
^ = 357 10-« — 0,64 (E — 4,998)2.
La valeur maxima atteinte pour la densité 1,16 (22 0/0 SO^H^)
éUit égale à 3,41 . 10-^
Les résultats de Streintz sont consignés dans le tableau suivant :
TABLEAU 21
FORCE ÉLECTROMOTRICE
KKsnnÉB
10« — mesuré
10« ~ Calculé
oT
1,9223
140
_
1,9828
228
213
1,9860
274
265
1,9920
333
335
2,0031
335
341
2,0072
312
305
2,0084
285
293
2,0090
279
280
2,0105
255
265
2,0779
130
—
2,2070
73
""~
I>a première colonne donne les valeurs des forces électromotrices
mesurées de 10 en 10^ ; la troisième colonne se rapporte aux coeffi-
cients calculés d'après la formule empirique ci -dessus.
Streintz en déduisait qu'entre 10 et 70^ le coefficient de tempéra-
ture était indépendant de la température.
La valeur positive du coefficient de température fut mise en évi-
dence par rabaissement de température en décharge.
Dans une série d'expériences, Duncan et Wiegand ^ comparèrent
l'élévation de température d'un élément en charge et en décharge,
avec celle qui résulterait de la quantité de chaleur fournie par le
passage de l'intensité I dans l'appareil ayant une résistance inté-
rieure R.
1. Lumière électrique, t. XXXIV, p. 339; — Transactions of Ihe American Insli-
tute.i. VI, p. 217.
86
LES ACCrMUIATErRS ÉLECTRIQUES
La température calculée étant 4** C, ils trouvèrent 3*, 75 C. à la
décharge et 6* C. à la charge.
Ils constatèrent également qu'à la décharge la perte de chaleur
augmente rapidement, quand la force électromotrice s'abaisse ^ ainsi
qu'il résulte du tableau suivant :
TABLEAU 22
AMPÉRES-HEURES
AUGMENTATION
DE TEMPÉRATURE
AUGMENTATION
oiCRARGÉS
par ampère-heure
TOTALE
10
0,012
20
0,01
30
0,008
40
0,015
50
0,03
( abaissement de
60 ] la force
0,05
2,03
( éleclromolrice
70
0,12
77
0,30
3,75
Dolezalek * a récemment calculé le coefficient de température
d'après la théorie et en a recherché les variations :
En appelant E la force électromotrice, et U la chaleur de réaction <,
on sait que :
23073 "^ dT'
ce qui donne pour le coefficient de température :
dE
dT
E
T
U
23073T
(1)
D'autre part, on verra plus loin (p. 136 de ce Traité) qu'en consi-
dérant un cycle isotherme de vaporisation et en appliquant les lois
de la thermodynamique, la force électromotrice à 18* C. pour une
concentration faible c (en molécules-grammes par litre) peut être
représentée simplement par :
E= 1,92 + 0,15 loge.
1. Nous verrons plus tard qu'il y a à ce moment augmentation de la résistance
iatérieure, ce qui explique l'augmentation de température obtenue ici.
2. Eclairage électrif/uCy t. XXV, p. 49; — Zeitschrift f. Elek troc hernie du
S 9 avril 1900.
ÉTUDK THERMODYNAMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
En portant dans Féquation (1) et en faisant :
T = 291 (180 C),
dE
87
on obtient pour -^ en millivolts par degré :
Fio. H. — Courbe du coefficient de température.
^ = 0,52logc + Cf.
Cette équation, qui n'est valable que pour les faibles concentrations
de c = 0,1 à c = 0,0005, montre que, pour les solutions plus éten-
dues que celles employées par Streintz dans ses recherches, le coef-
ficient de température ^ g
doit tomber rapidement d T
àO et même devenir né-
gatif.
Alin de vérifier expé-
rimentalement ce fait,
Dolezalek a poursuivi les
recherches de Streintz
et a étendu les mesures
'a toutes les concentra-
lions possibles. Dans ce
but, un petit élément en matières chimiquement pures était rempli
d'acide à différentes concentrations et la force électromotrice était
mesurée à 0 et 24*^0. ; avant d'obtenir pour celle-ci une valeur cons-
tante, l'élément devait rester six heures à la température considérée.
Pour éliminer Terreur due aux actions locales, l'acide était titré
après chaque mesure et on corrigeait les mesures à l'aide du coeffi-
cient d'acide exactement connu.
U courbe de la figure i 1 , qui exprime les résultats obtenus, montre
bien que le coefficient de température prend une valeur tantôt posi-
tive, tantôt négative, selon la densité de l'acide.
Le maximum de ce coefficient a lieu pour c = 2, soit 196 grammes
H'SO* par litre ou densité 1,125, ce qui concorde assez bien avec
les expériences de Streintz.
Pour la concentration
c = 0,7 mol.-gr. H'^SO' par litre,
*a force électromotrice devient indépendante de la température, et
88
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
pour les concentrations plus faibles, le coefficient devient négatif.
D'après Dolezalek, si les valeurs obtenues ici sont en partie plus
grandes que celles données par Streintz, c'est que ce dernier faisait
les mesures immédiatement après réchauffement au lieu d'attendre
la constance de la force électromotrice.
En calculant par la formule ci-dessus la variation du coefficient
de température, on obtient la courbe pointillée de la figure il. Le
maximum est le même que celui mesuré ; mais les valeurs calculées
baissent plus lentement que celles données par expérience.
Le coefficient de température peut également être calculé d'après
le dégagement de chaleur de l'accumulateur fonctionnant, ce qu'on
appelle sa chaleur secondaire. Pour déterminer expérimentalement
celle-ci, Streintz a mesuré dans un calorimètre à glace les quantités
de chaleur ^'et ^dégagées pendant la charge et la décharge par un
petit accumulateur. En appelant S la force électromotrice qui corres-
pond à la chaleur secondaire, r la résistance intérieure de l'élément,
et t l'intensité, on a évidemment :
qz= rfl -^ Si et q' = rfl + Si,
d'où on déduit en faisant i très petit :
S = ^.(ç'
qh
On a, d'autre part, d'après la formule d'Helmholtz,
S = T
(fr
Le tableau suivant montre la concordance des valeurs observées
d'après les chaleurs q et q' et des valeurs calculées à l'aide du coef-
ficient de température.
TABLEAU 23
DENSITÉ
DE L ACIDE
4,455
1,153
1,237
FORCE
ÉLEC-
TROMOTRICE
EM VOLTS
4,99
1,99
2,07
INTENSITÉ
EK AMPÈRES
CHALEUR DÉGAGÉE
EN WATT-BEC.
Décharge
9
0,100
0,0678
0,0729
0,0040
0,00459
0,00547
Charge
0,0228
0,0437
0,01225
DURÉE DE
L'ESSAI
EN liniCTfCS
64
420
60
CHALEUR SECONDAIRE
EN WATT-SEC.
Mesurée
0,094
0,089
0,046
Calculée
0,089
0,086
0,044
ÉTUDE THERMODYNAMIQUE DE" L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 89
hversement, on peut déduire le coefficient de température de la
Mesure de la chaleur secondaire. On trouve ainsi les valeurs sui-
vantes, d'après les mesures de Streintz et de Dolezalek.
TABLEAU 24
DENSITÉ
DB L*AriDE
CHALEUR
SECOIIDAIRB
walt-iec.
rfT
mi lli volts par
Jeçré
CALCULÉ
MES
Slreînlz
Dolezâlek
4,155
4,453
4,237
0,094
0,089
0,046
0,35
0,32
0,17
0,33
0,32
0,45
0,36
0,37
0,25
Ces valeurs sont peu concordantes,
faibles que celles de Dolezalek, se rap-
prochent davantage des valeurs cal-
culées.
Streintz avait trouvé, comme on a
vu plus haut, que la force électromo-
trice est une fonction linéaire de la
température pour des concentrations
assez élevées. Dolezalek trouve la
même loi pour les solutions très éten-
dnes. Avec la concentration 0,0005
normale, il obtient la courbe {fig. 12).
Celles de Streintz, plus
l^
^a
:S
ûj
0,1
\
N
\
\^
S
\^
>
V
>
\
to^
i
ifi
i
Iff
7
ofc
FiG. 42. — Courbe de variation
de la force électromotrice avec
la température.
Cette courbe très intéressante montre que, par remploi de solutions
très étendues, raccumulateur peut fonctionner très efficacement comme
élément thermoélectrique. Il suffit de mettre en opposition deux batteries
de tels éléments, de maintenir l'une à 40° C. et Tautre à 80° G. environ
pour obtenir une force électromotrice de 0,6 volt par élément. Dans le
fonctionnement, la batterie froide se décharge et Tautre se charge.
Cette propriété de raccuraulateur, quoique curieuse, est d'ailleurs sans
intérêt pratique.
I^es mesures de Dolezalek montrent que la loi de Thomson est
rigoureusement applicable à Taccumulateur dans le cas d^une con-
centration d'acide de 0,7 molécule-gramme H^SO* par litre, ce qui
90 UKS ACCUMULATKURS ÉLECTRIQUES
correspond à la densilé 1,044, la température étant 15^ C, ou
encore à la concentration 1 mol.-gr. H^SO* pour 78 mol.-gr. H*0.
On a vu en effet qu en ce point
ciE
dT = ^-
On conçoit Timportance théorique de la détermination exacte de
la force électromotrice relative à ce point, d'après les données ther-
mochimiques.
Celte détermination peut se faire en partant des valeurs précé-
demment obtenues et relatives à la concentration 1 molécule H^SO*
pour 400 molécules H^O, si on connaît dans chaque cas la variation
d'énergie chimique due à la substitution de IH^SO* par iH*0.
On verra plus loin comment ce calcul peut être fait d'après les
formules empiriques de Thomsen et Pflaundler.
Dans rhypothèse de la double sulfatation, on trouve ainsi qu'il
faut ajouter 0,028 volt à la force électromotrice précédemment
calculée pour avoir celle relative à l'acide de densité 1,044.
Au point où le coefficient de température est nul, à la densité 1 ,044,
la force électromotrice calculée est donc égaie à :
1,92 + 0,028 = 1,948 volt (Tscheltzow)
ou
1,88 + 0,028 =: 1,908 volt (Streintz).
Comme, en pratique, les valeurs observées par différents auteurs
varient de 1,87 à 1,90 volt, on peut en déduire un accord suffisant
entre le calcul et l'expérience, surtout si on remarque que les quan-
tités de chaleur dégagées par les réactions chimiques ne peuvent
pas être déterminées avec une grande précision.
La théorie thermodynamique nous apprend que la force électro-
motrice de Taccumulateur doit être variable avec la concentration
de l'acide, pour deux raisons: 1° variation du terme de la loi de
Thomson, par suite des chaleurs différentes d'hydratation de Tacide
sulfurique; 2^ variation du terme correctif d'Helmholtz avec la con-
centration de l'acide, comme il résulte des travaux de Dolezalek.
Nous étudierons ces variations dans un chapitre suivant.
Discussion des différentes théories au point de vue thermody-
ÉTUDE THERMODYNAMIQUE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 91
namiqae. — Si nous laissons de côté la théorie de Drzewiecki, qui
n^est pas en accord avec les réactions chimiques, il ne reste en pré-
sence que la théorie de Darrieus et celle de la double sûlfatation. On
vient de voir que l'application de la loi de Thomson à cette der-
nière, dans le cas où le terme correctif d'Helmholtz est nul, conduit
k une valeur de la force électromotrice calculée très voisine de la
force électromotrice mesurée.
Il n'en est pas ainsi avec la théorie de Darrieus. Cet auteur fait
d'abord entrer en ligne décompte la chaleur de sulfatation du plomb
à la négative, ce qui n'est pas permis lorsqu'on fait la supposition
d'une sous-oxydation du plomb suivie de sulfatation par action
secondaire sur Tacide sulfurique. Dans ce cas, en effet, on n'a le
droit de considérer, comme chaleur transformable en énergie élec-
trique, d'après la loi de Thomson, que la chaleur de sous-oxydation^
beaucoup plus faible que la première. Or, même en faisant interve-
nir, la chaleur de sulfatation de la négative, Darrieus ne peut obte-
nir d'après la loi de Thomson, que 1,32 volt en admettant à la posi-
tive la réduction pure et simple du peroxyde en oxyde inférieur.
Cette valeur est beaucoup plus faible que ce qu'indique la mesure
directe. Pour l'expliquer, Darrieus admet que le plomb spongieux,
état allotropique du plomb ordinaire, dégage par sa sulfatation une
quantité de chaleur plus grande que celle due au plomb ordinaire.
S'il en était ainsi, la force électromotrice d'un même accumulateur
serait variable, selon qu'on emploierait une cathode en plomb spon-
gieux ou en plomb ordinaire.
L'expérience montre qu'il n'en est pas ainsi lorsqu'on a soin de
choisir du plomb ordinaire fraîchement gratté, et de faire immé-
diatement, avant la sulfatation de celui-ci, la mesure de la force
éleciromotrice.
Nous avons déterminé celle-ci, d'une part, en employant une
cathode constituée par une plaque négative -ordinaire en plomb
spongieux chargée, et, d'autre part, cnutilisant comme cathode un fil
de plomb fraîchement gratté. Dans les deux cas, l'anode était la
même, c'était une plaque positive PbO^, et Télectrolyte était de
Tacide sulfurique de concentration 25® B.
La mesure nous a donné exactement la même force électromo-
Irice, 2 volts, dans les deux cas. Prenant ensuite la différence de
potentiel entre le plomb spongieux et le plomb ordinaire dans le
précédent électrolyte, nous avons obtenu 0,000 volt au début. Cette
différence de potentiel n'augmentait ensuite, comme l'indique le
92
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
tableau ci-dessous, que par suite de la sulfatation superficielle du
plomb ordinaire,
TABLEAU 25
TEMPS
DIFFÉRENCE
TEMPS
DIFFÉRENCE
TEMPS
DIFFÉRENCE
DBP0I8 LE DÉBUT
DE POTBIfTIBL
DEPt'ISLE DÉBUT
DE POTERTIEL
DE POTENTIEL
en heures
en volU
en heures
en ToUs
eo heures
en volts
0
0,000
11
0,018
22
0,535
1
0.006
12
0,018
23
0,535
2
0,009
13
0,018
24
0,530
3
0,009
14
0,035
25
0,525
4
0,010
15
0,050
26
0,525
5
0,010
16
0,090
27
0,525
6
0,015
17
0,180
28
0,525
7
0,015
18
0,270
29
0,525
8
0,015
19
0,450
30
0,525
9
0,015
20
0,548
31
0,525
40
0,017
21
0,535
32
0,525
L'augmentation est, comme on voit, assez brusque, etladifTérence
de potentiel reste ensuite constante et comprise entre 0,52 et 0,53
volt pendant de nombreux jours; le plomb spongieux constitue alors
la cathode du couple, et le plomb ordinaire, sulfaté superficiellement,
en est Tanode. On retrouve ainsi sensiblement les valeurs obtenues
par Darrieus, mais seulement lorsque le plomb ordinaire est sulfaté.
L'étude thermodynamique de Taccumulateur au plomb montre
que c'est la double sulfatation qui s'accorde le mieux avec la
théorie.
Nous allons étudier maintenant l'accumulateur à un troisième
point de vue, en nous plaçant sur le domaine de la théorie si
féconde des ions:
CHAPITRE V
L'AGcmniUTEnR au plokb et u théorie des ions
Tension de dissolution. — On sait que, lorsqu'on plonge un métal
quelconque dans un électrolyte, entre ces deux corps métal et élec-
Irolyte il existe une différence de potentiel. Si celle-ci tend à pro-
duire un courant de tel sens que le métal passe dans Télectrolyte, on
peut considérer que ce métal, tout comme un sel soluble, a une ten-
dance à entrer en dissolution à Tétat d'ions. C'est cette propriété du
métal que Nernst appelle « la tension de dissolution électroly-
tique i>.
Mais, en même temps que s'exerce cette tension de dissolution,
agit, en sens opposé, la pression osmotique qui tend à précipiter sur
le métal les ions métalliques dissous. Dans le cas supposé plus haut,
la tension de dissolution va en diminuant, pendant que la pression
osmotique augmente, jusqu'à ce qu'il y ait équilibre entre ces deux
forces.
Trois cas sont à examiner selon que la tension de dissolution P est
plus grande, égale ou plus petite que la pression osmotique p. Dans
le premier cas, le métal se dissout, c'est-à-dire envoie en solution
des ions chargés positivement pendant que le métal, primitivement
neutre, se charge négativement. Lorsque des ions-métal sont déjà
en présence, comme il arrive lorsqu'une lame de zinc plonge dans
une solution de sulfate de cuivre, les ions-zinc qui entrent en disso-
lution reçoivent leur charge positive des ions-cuivre, qui, ne possé-
dant plus de charge, se précipitent à Tétat métallique. Cette charge
positive des ions qui entrent en dissolution peut éi^alement leur
être fournie par une source extérieure.
Si on ne fait pas intervenir de source extérieure, le métal envoie
94
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
(lésions en solution, jusqu'à ce que, la pression osmotique devenant
égale à la tension de dissolution, il y a équilibre, le métal conser-
vant sa charge négative.
La différence de potentiel qui existe ainsi entre le métal chargé
négativement et Télectrolyte chargé positivement est Torigine du
courant produit par la pile.
Quand celle-ci débite sur un circuit extérieur, la neutralisation
des charges à traversée circuit rompt l'équilibre P= pet, la pression
osmotique diminuant, le métal envoie à nouveau des ions en solution.
Le cas de la tension de dissolution, plus petite que la pression
osmotique, P < p, est donné par l'exemple d'une cathode en fonction-
nement dans la cuve électroly tique. Dans ce cas, les ions-métal se
p récipitent à l'état métallique sur le métal plongé auquel ils cèdent
leur charge positive. Ce phénomène a lieu tant que la charge posi-
tive du métal est neutralisée par une charge négative provenant de
la source extérieure.
Le tableau suivant donne les valeurs des tensions de dissolution
calculées par Le Blanc ^ et exercées par les métaux plongeant dans
des solutions de i molécule-gramme par litre d'un de leurs sels
complètement dissocié; la pression osmotique est donc égale à
22,35 atmosphères dans ces solutions. Pour simplifier, Le Blanc a
pris p = 22 atmosphères dans ses calculs :
TABLEAU 26
MÉTAUX
TENSION DE DISSOLUTION
Zinc
atmosphères
9,9 X 10*»
2.7 X 10«
i,2X10*
1,9X10»
1,3X100
1,1 X I0-»
9,9 X 10' *
4.8 X 10-<«
1,1 xio-<«
2,3 X 10-<7
l,5XlO-3«
Cadmium
Fer
Cobalt
Nickel
Plomb
Hydrogène
Cuivre
Mercure
Argent
Pa ladium
l. Lehrbuch fier Eleklrochemie '1896), p. 185; — la Théorie des ions et VÉlectro-
lyse. p. 89 (Hollard).
L'ACCUMULATEUR AU PLOMB ET LA THÉORIE DES IONS 95
Formule de Nemst. — Si nous supposons la tension de dissolution
supérieure à la pression osmotique ^ le travail électrique maximum
que peut fournir le système est évidemment égal au travail produit
par le passage des ions du métal considéré de la pression P à la
pression p, si la tension de dissolution s'exerce jusqu'à ce qu'il y ait
équilibre avec la pression osmotique.
On peut alors appliquer la formule de thermodynamique relative
aux transformations à température constante :
P
6 = RT logaép -»
p
dans laquelle G représente le travail exprimé en kilogrammètres,
R la constante* des gaz (R = 0,847), et T la température absolue.
On sait, d'autre part, que, si on appelle e la tension électrique
entre le métal et Télectrolyte et Q la quantité d'électricité, le travail
électrique est égal à sQ. On en tire :
p
sQ = RT logaép - kilogrammètres,
d'où :
6 = Mii|Tlogo*p.Jyolts,
qui est la formule de Nemst.
Cette formule exprime donc que la valeur de la différence de poten-
tiel entre l'électrode métallique et l'électrolyte est fonction du rap-
port de la tension de dissolution du métal à la pression osmotique
de rion correspondant dans Télectrolyte.
Si, dans l'équation précédente, on remplace Q par sa valeur
Q =z 9627in, n étant la valence de l'ion (puisqu'il s'agit ici d'une
molécule-gramme), et R par sa valeur 0,847, il vient :
0,861 . iO- * _ . p
s = ^ Tl0gn*p.-
ou encore, en passant des logarithmes népériens aux logarithmes
ordinaires :
1,9825 .iO-^ ^, P
n ® p
Si on considère un couple constitué par deux métaux plongeant
1 . Remarquons ici que le raisonnement serait le môme dans le cas de P < p,
mais conduirait à une valeur négative de e.
2. On sait que Van't Hoff a trouvé pour les solutions la même constante que
poar les gaz.
96 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
dans deux liquides différents, la différence de potentiel e entre ces
métaux sera :
e = 6 — e'
en négligeant la tension électrique, reconnue très faible, entre les
deux liquides. En appelant P, jp, n; P', p', n\ les tensions de disso-
lution, pressions osmotiques et valences des deux métaux considérés,
il vient d*après la formule de Nernst :
. = . ~ e' = 0,861 . 10-^T (i logoép ^ - ^ log.*p ?).
Un cas particulier très intéressant pour Taccumulateur au plomb
est celui où on se propose de déterminer la différence de potentiel
entre deux lames d'un même métal plongeant dans deux électrolytes
semblables, mais de concentrations différentes. Dans ce cas, qui
s'applique à toutes les piles dites de concentration, on a évidemment
n = «', P = P', et la formule de Nernst se réduit à :
0,861 . 10-^^, p
0 = -^—^ Tlogo^p^.
On sait d'autre part que la pression osmotique est proportionnelle
à la concentration et au degré de dissociation. En supposant les
solutions suffisamment étendues pour que toutes les molécules soient
dissociées et en appelant C et c les deux concentrations différentes
des électrolytes, on trouve alors :
0,861 > iO-^^, C
e - ^—^ T log„*p -.
11 convient de remarquer que la formule de Nernst, applicable aux
phénomènes réversibles, ne tient compte que du travail osmotique
des ions à température constante. Or, en toute rigueur, il faut faire
intervenir les changements de température qui accompagnent les
changements de pression osmotique. Un terme correctif dû à Téner-
gie thermique doit donc être ajouté à la formule de Nernst comme
à celle de Thomson. Le calcul * conduit au même terme T 3=, dans
les deux cas.
1. Dans la Théorie des ions el VÉleclrolyse^ par Hollard, nous trouvons la
démonstration suivante : En différentiant par rapport à T la formule de Nernst :
9,8! „^, P
L'ACCUMULATEUR AU PLOMB ET LA THÉORIE DES IONS 97
Théorie de Le Blano. — C'est Le Blanc qui, le premier, a fait Tap-
plicatioQ de la théorie des ions à raccumulateur au plomb.
on trouve :
rfT
9,8iR- V"»»"*;,
9«J37n L" <n ■ ^
D'autre part on a :
<n ~ p <n
£ + i«r.*pP • (')
La valeur de -= peut être calculée, eu thermodynamique, d'après la formule de
Clapeyron, applicable aux transformations réversibles. Dans le cas de la vapori-
sation, on sait qu'on a :
T rfp . , .
J dT ^ '»
en appelant X la chaleur latente de vaporisation, J l'équivalent mécanique de la
chaleur, u'— u la variation de volume, pendant la vaporisation, de l'unité demasse
du corps. Dans cette formule, appliquée au passage de l'état métallique à l'état
d*ions, X représentera la chaleur d'ionisation j (chaleur nécessaire pour faire
passer une molécule-gramme du corps de l'état moléculaire à l'état d'ions),
P représentera la tension de dissolution du métal, k — u la variation du volume
de la molécule-gramme pendant son ionisation. On a ainsi :
rfp l_.
Mais
puisqu'on sait que ;
Il vient donc :
et par suite
rfT T (u' — u)
PV = RT.
rfT "" RTs'
rf lOg^Dép - .,
rfT ~ RT2
Si on substitue cette valeur dans l'équation (1) et qu'on remplace J par sa
valeur 0,425, on trouve :
rft 9.81 .0,425 J 9,8! R P.
rfT " 9GM7n T "^ 96537/» ^^ °*P p
Le deuxième terme n'étant autre que = d'après la formule de Nernst, on a en
effectuant les calculs :
ai !— i . i,
rfT 2:30«7n T ^ T
et. i— 4-T ^•
~ 23067n ^ rfT
£n considérant un couple réversible formé de deux métaux, on a e = e — e' et
23067n ^ rfT
''.-'«■'-.■■
I:^'^
98
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Pour expliquer la force électromotrice de raccumulateur, Le Blanc *
suppose d'abord que, comme toute autre substance, le peroxyde
de plomb a une certaine solubilité dans Teau. Le peroxyde dissous
réagit ensuite avec Teausous formation d'ions de plomb tétravalents
et d'ions-hydroxyle, d'après Téquation :
PbO« + 2H»0 ='*^Pb^+ 40H.
A la décharge, c«t ion tétravalent cède la moitié de sa charge
à Tanode pour redevenir bivalent et se combine alors avec un ion
SO * de Tacide sulfurique pour former du sulfate de plomb, pendant
-t- —
que les ions H libres de Tacide forment de Teau avec les ions OH.
Les deux charges positives de Tanode neutralisent par le circuit
extérieur deux charges négatives à la cathode, qui envoie ainsi en
++ -- -
solution un ion Pb; celui-ci s'unit à un ion SO* sous forme de sulfate
de plomb solide.
Le processus de la décharge peut ainsi être représenté par les
équations réversibles suivantes :
++++
PbOa + 2H20 = Pb + 40H
'^?b'+ Pb + 2S0» 1= 2PbS0*
40H + 4H =z 4HaO
Le Blanc admet ainsi la formation de sulfate de plomb aux deux
pôles.
A la charge, se passent les phénomènes inverses. Les ions de
plomb bivalents provenant du sulfate sont transformés à la positive,
par le passage du courant, en ions tétravalents qui, réagissant sur
l'eau, donnent du peroxyde dès que la concentration correspondant
à la solubilité du peroxyde a été atteinte.
ou encore, comme / — j", différence des deux chaleurs d'ionisation, représente la
chaleur de réaction W :
équation identique à celle obtenue par Hclmholtz, et dont le premier terme est
celui de Thomson.
1. Lehrbuch il. EUkboc hernie, p. 223 (1896).
L'ACCUMULATEUR AU PLOMB ET LA THÉORIE DES IONS 99
A rélectrode négative, les ions Pb bivalents, en cédant leur charge,
repassent à Tétat métallique, de telle sorte que le processus de la
charge peut être représenté par les équations suivantes :
2PbS0^ solide — 2Pb + 2Sd«
«+ ++++
2Pb = Pb + Pb
++++
Pb + 40H = PbO» + 2HâO
4H h 2S6*=:21PSO»
Cette théorie, en accord avec la double sulfatation, repose, comme
on le voit, sur Texistence, eh solution acide, des ions tétravalents de
plomb, existence démontrée, ainsi qu'on Ta vu précédemment à pro-
pos de la théorie d'Elbs. Mais, à l'inverse de cette théorie, celle de
Le Blanc s'appuie sur une réversibilité complète dé Taccumulateur.
Le D' E. Abel a montré ^ que la théorie de I.e Blanc peut, tout
comme celle de Liebenow que Ton verra plus loin, conduire à une
formule simple pour la force électromotrice de Taccumulateur.
Si, en effet, on désigne par L Pb J, la concentration des ions de
plomb tétravalents à Téleclrode positive, [PbJ celle des ions bivalents ;
et si on représente par Cpbo et Cpb, la tension de dissolution du
plomb correspondant aux ions plombeux et plombiques, on obtient
pour le travail A^ à Télectrode positive :
A< = RT logaép
ibjj
Cpb,
+ RT lognép pr-rV
LbJ
travail qui se rapporte à la décharge réversible d'un ion tétravalent
en un ion bivalent, par le passage de la quantité de courant 2P
(F = 96.540 coulombs).
A l'électrode négative, le travail A3 est égal à :
Aa = RT logaép Yrr\
LPbJ
et correspond au passage du plomb métallique à l'état d'ions de
plomb bivalents.
1. leitschrifl f. Elektrochemie.t. VII, p. 731 ; ^Eclairage électrique, t.XXVIil,
p. 405.
100 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
On a par conséquent pour la valeur de la force électromotrice :
P Al -h Aa RT, L Pb J. . „^ , CPb,
Cette expression peut affecter une forme très simple si on consi-
dère qu'il a été prouvé * que le degré d'oxydation inférieure du plomb
ne peut pas se trouver en équilibre stable sans la présence simulta-
née de Toxy dation supérieure et que, par conséquent, des ions plom-
biques doivent être présents à Télectrode négative, la décomposition
des ions bivalents de plomb donnant, comme il a été vu plus haut, les
ions tétravalents et le plomb métallique, d'après Téquation :
+ 4- — ^ ++++
2Pb ^. Pb + Pb.
Par suite, on peut considérer que Télectrode négative envoie en
solution un demi-ion plombique au lieu d'un ion plombeux et que la
réaction
++
Pb -V Pb
peut être remplacée finalement par
__ Pb li
2 ""^ 2 '
en désignant par L Pb Ja la concentration , à l'électrode négative, des
ions plombiques qui se trouvent en équilibre avec LPbJ par la pré-
sence du plomb métallique.
On a donc :
„_ . CPbo RT , Cpbf
RT logaép TT^-. = -Y l0g»*P \
et la valeur trouvée ci-dessus pour la force électromotrice prend la
forme simple :
Pb J< ,..
L Pb Ja
L'accumulateur peut être ainsi assimilé à une chaîne de concentra-
1. Zeitschr. f. anorg, Chemie, t. XXVI, p. 361; 1901.
L'ACCUMULATEUR AU PLOMB ET LA THÉORIE DES IONS 101
++++
tîon par rapport aux ions Pb et sa force électromotrice n'est pas
autre chose que celle donnée par deux solutions de Pb de concentra-
tions différant énormément.
I-.a détermination directe de l'équilibre entre le sel plombique et le
sel plombeux par la présence du plomb n'a pas encore été effectuée.
On pourrait, par exemple, mesurer la force électromotrice d'une
combinaison * convenablement choisie, telle que :
Pt I PbCH, PbCia I ZnSO^ | Zn.
On peut se faire une idée de la concentration des ions plombiques
à Télectrode négative en faisant E = 2 volts. On déduit alors de la
formule (1) précédente :
[+4 ++-I •
Pb J,
Comme déjà la concentration des ions de plomb tétravalents est
extrémementpetite à l'électrode positive, on voit combien elle doit être
faible à l'électrode négative.
De la formule (1) ci-dessus on peut également tirer la variation de
la force électromotrice avec la concentration de l'acide.
Théorie de Liehenow. — Liebenow * appuie sa théorie sur l'exis-
tence des ions PbO^ dans l'électrolyte de l'accumulateur.
En collaboration avec Strasser, il a démontré l'existence de ces
ions en électrolysant une solution de soude saturée d'hydroxyde de
plomb et en observant, après l'électrolyse, une augmentation de la
teneur en plomb dans la solution anodique. Le plomb ayant été
transporté comme anion, on peut admettre une dissociation du plom-
bite de sodium d*après l'équation :
Na»PbOa = 2Na + PbÔ».
Mais cette preuve n'est valable que pour les solutions alcalines, et
pas pour les dissolutions étendues d'acide sulfurique. Dans ce dernier
cas même, l'existence d'ions PbO^ a été souvent contestée.
1. Zeiischr.f. anorg, Chemie, t. XXVl, p. 367; 1901.
2. ZeiUchr. f, Elektrochemie, t. II, p. 420 et 653 ; 18% ; — Éclairage électrique,
t. XVlll, p. 255.
102 LES AGCUM LICTEURS ÉLECTRIQUES
Néanmoins, comme le fait remarquer DolezalekS Thypothèse est
très plausible, car, d'après les nouvelles théories des solutions, on
n'attribue plus aucune difTérence qualitative, mais seulement quanti-
tative, entre les solutions acides et alcalines, les premières renfer-
mant plus d'ions H et les secondes plus d'ions OH, et les ions exis-
tant dans les unes pouvant, à la concentration près, exister également
dans les autres.
D'autre part, Loeb a démontré aussi la formation des ions PbO^.
par dissociation des sels organiques.
Liebenow suppose donc que, dans une solution de sulfate de plomb,
en outre des ions Pb et S0^ existent des ions PbO^ d'après l'équa-
tion :
2PbS0» + 2H20 = pÎ) + 4H -f PbÔa + 2Sd». (i )
Dans ces conditions, l'électrode positive doit être considérée
comme réversible par rapport aux ions PbO', comme le serait, par
exemple, une électrode de zinc par rapport aux ions Zn dans une
solution de sulfate de zinc.
A la décharge, la solution environnant l'électrode positive se sature
d'ions PbO^ qui réagissent alors sur les ions II de Tacide en formant
de l'eau et des ions Pb d'après l'équation :
Pb02 + 4H=:Pb + 2B20;
après quoi les ions Pb s'unissent à l'ion SO^ de l'acide en formant le
sulfate solide :
Pb + SÔ^ = PbSO^
A Télectrode négative, l'action serait la même que dans le cas de
la théorie de Le Blanc, et il y aurait passage du plomb métallique à
l'état d'ions.
Les phénomènes inverses ayant lieu pendant la charge, les ions
Pb et PbO^ provenant de la dissociation du sulfate de plomb d'après
l'équation (1) cèdent leur charge respectivement au pôle négatif et au
pôle positif en redonnant du plomb spongieux et du peroxyde. Au
fur et à mesure de la précipitation, le sulfate de plomb envoie à
1. Die Théorie des Blelaccumula tors (Dolezalek), p. 23.
L'ACCUMULATEUR AU PLOMB ET lA THÉORIE DES IONS 103
nouveau en solution les ions Pb et PbO^ d après réquation(i), ou
encore pour les ions PbO^ d'après la décomposition hydroly tique :
Pb + 2H20 = PbÔ« + 4H,
ou encore plus simplement, comme Ta imaginé Dolezalek :
Pb -f 20 = fhôh (2)
les ions O provenant de la dissociation de Teau :
H^O = 2H + "o. (3)
i*^ Détermination de la concentration des ions PbO^. — Cette détermi-
nation a été effectuée par Dolezalek \ qui a d'abord mesuré la con-
centration des ions-peroxyde de plomb dans les solutions étendues
de soude par la solubilité de Thydroxyde de plomb dans la soude.
Comme moyenne de deux déterminations, il a trouvé une teneur de
0,00305 molécule-gramme de Na^PbO* par litre dans une solution
0,066 normale de soude. Comme il s'agit seulement d'une approxi-
mation, on peut supposer que la dissociation du plombite est com-
plète et que par conséquent la concentration des ions PbO^ atteint
au maximum 0,003 molécule-gramme par litre.
La concentration des ions-hydroxyle de la lessive de soude devient
alors égale à 0,054 molécule-gramme par litre, après déduction de
)a quantité disparue par la formation du plombite.
En appliquant la loi de Guldberg et Waage, sur l'influence des
masses ', aux deux équations (â) et (3) ci-dessus, on a pour la con-
1. Die Théorie des Bleiaccumulalors (Dolezalek), p. 24.
2. On sait que, si on appelle qx et q^ les masses des deux éléments d*une
vapeur binaire dissociée et q la masse de la partie non dissociée, on a, d'après
Guldberg et Waage,
-*-' — '^ = Constante.
Ostwald a appliqué la même loi aux solutions dissociables en deux ions.
Le^ masses des différents éléments étant, pour un même volume, propor-
tionnelles à leurs concentrations, on a évidemment :
■' \ = Constante,
en appelant C* la concentration des anions, Cr celle des cathions, et C celle de la
partie non dissociée. C'est cette loi qui est appliquée ici.
Pour plus de détails, consulter les Leçons de Chimie physique (1898) de Van't
Hoir et la Théorie des ions et VÉleclrolyse (p. 38 et 141), par IloUard.
104 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
centration [PbO-J des ions-peroxyde :
[pbôa] =: Constante . [pb] . [ 0~]^
et
r--"| Constante
LhJ
d'où on déduit
[pbôO = Constante . ^^. (4)
LhJ
On voit ainsi que la concentration des ions-peroxyde est propor-
tionnelle à la concentration des ions de plomb et inversement pro-
portionnelle à la quatrième puissance de celle des ions-hydrogène.
Cette dernière concentration dans la soude étendue se calcule d'après
les déterminations de Kohlrausch et Heydweiller :
[h], [oh] — 1,1 . 10- <^
pour le premier degré de dissociation de Teau, à 24* C, En rempla-
çant la concentration des ions-hydroxyle par la valeur 0,05 trouvée
ci dessus, on déduit pour celle des ions-hydrogène la valeur 2,2 . 10- *•.
La concentration des ions de plomb peut se déduire d'après les
mesures de conductibilité de Kohlrausch et Rose, qui ont trouvé
pour rhydroxyde de plomb dans Teau pure la valeur 4 . 10 ^ molécule-
gramme par litre, d'où on tire :
[H] . [mj = (4 . 10-5)3 = env. 0,64 . 10-<«,
et en remplaçant la concentration des ions-hydroxyle par sa valeur
déterminée plus haut:
[Pb]=:env. 2.10-8.
Des concentrations ainsi calculées pour les ions-peroxyde, plomb
et hydrogène, on déduit la constante de la formule (4) :
2 10~8
0,003 = Constante • ç,\a-i3 i' ^'^^ Constante = env. 0,3 . iO'*-*
et Téquation (4) peut s'écrire :
[p"bÔa]z=env. 0,3. 10- «3 ^^^ (5)
LhJ
LACGL'MULATEUR AU PLOMB ET LA THÉORIE DES IONS 105
Elle montre que la concentration des îons-peroxyde est extra-
ordinairement petite. En supposant, en effet, de Tacide sulfurique
décinormal, on a évidemment pour la concentration des ions-hydro-
gène la valeur 0,2. La concentration des ions de plomb, déduite de
la solubilité 1,4. 10~* molécule-gramme du sulfate de plomb dans
Teau, d'après Frésénius* et Kohlrausch et Rose*, est égale à
environ 2 . 10" ^, puisqu'on a :
[Pb].[sd»] = (i,4. «0-«)2 = 2 . 10-8 et [sO»J = 0,1.
Il en résulte pour la concentration des ions-peroxyde d'après
Téquation (5) la valeur :
[PbÔ^J = env. 4.10-50 molécule-gramme par litre,
concentration qui, quoique excessivement faible, n*en est pas moins
active, ainsi que Ta montré Nernst^, le sulfate de plomb accumulé
aux électrodes envoyant de nouveaux ions-peroxyde en solution
aussitôt après la précipitation de ceux-ci.
2* Détermination de la force ^lectromotrice. — La théorie de Liebenow
permet d*ailleurs de déterminer facilement la force électromotrice de
Taccumulateur. Ainsi, si on désigne par C^, la tension de dissolution
de l'électrode négative pour les ions l^b et par C^ celle de Télectrode
positive pour les ions PbO*, on a, d'après la formule de Nernst, pour
les différences de potentiel tp et e^ entre chacune des électrodes et
l'électrolyte :
RT , Cn . RT , Cq
^ [Pb] ^ LPbO^J
D'où il résulte pour la force éleclromotrice E de l'accumulateur la
valeur :
[Pb] • [Pbôa]
E = Ê„ - eo = f logaép ,,^7V--V (6)
Cette équation montre que la force électromotrice doit baisser
quand augmente la concentration des ions-plomb et peroxyde.
C'est ce qui se produit dans les solutions alcalines; dans la soude.
1. Wied. Ann., t. L, p. 135 ; 1893.
2. Wied. Ann., t. LIX, p. 125.
3. Zeilsch. f. Eleklrochemie, t. VI, p. 46; 1899.
lOÔ LES ACCUMUIJLTEURS ÉLECTRIQUES
par exemple, la Torce électromotrice de raccumulateur n'est que de
0,8 volt.
Nous verrons plus loin Tapplication de cette formule à la variation '
de la force électromotrice avec la concentration de Tacide.
La double sulfatation et la théorie des ions. — La théorie des
ions, envisagée d'après Thypothèse des ions de plomb tétravalents
(Le Blanc) aussi bien que d'après celle des ions peroxyde (Liebenow),
permet de se rendre compte du processus de charge et de décharge
dans le cas de la double sulfatation. Elle est très intéressante à
examiner, puisqu'elle offre la possibilité de calculer les variations de
la force électromotrice et, par la comparaison avec les valeurs mesu-
rées, de juger une fois de plus la théorie qui a jusqu'ici résisté le
plus à la critique, celle de la double sulfatation.
Dans le chapitre suivant, nous mesurerons les valeurs de la force
électromotrice aux différentes concentrations d'acide, et nous com-
parerons ces valeurs à celles calculées en admettant la double sulfa-
tation, aux points de vue thermodynamique et ionique.
CHAPITRE VI
FORCE ÊLEGTROHOTRIGE DE rAGCUMULATEUR AU PLOMB
La force électromotrice de Taccuinulateur au plomb est variable,
d'une part, avec la concentration de Tacide et, d'autre part, avec les
différents états de charge et de décharge. C'est Tinfluence de ces
deux principaux facteurs que nous allons examiner. La force électro-
motrice dépend en outre de la température, comme nous Tavons vu
dans Tétude du coefficient de température ; mais cette influence est
relativement faible. Plus faible encore, et même absolument négli-
geable, est celle de la pression extérieure, ainsi que nous l'examine-
roDS également dans ce chapitre.
Avant d'entreprendre ces différentes études, il nous paraît logique
de décrire ici les principales méthodes de mesures des forces électro-
motrices et diiïérences de potentiel, applicables à l'accumulateur au
plomb.
Mesure des forces éleotromotrioes et diSérenoes de potentiel. —
Dans la plupart des cas, on peut se contenter de faire usage de volt-
mètres pour la mesure des diiïérences de potentiel aux bornes des
accumulateurs. Certains types d'ailleurs, Weston, Carpentier, Chau-
vin et Arnoux, etc., dont la résistance est très grande, peuvent
donner des mesures très précises avec une sensibilité de quelques
millièmes de volt.
Une méthode très employée dans les laboratoires est celle de la
grande résistance. La figure 13 indique le montage employé ; g est
on galvanomètre (en général un Deprez-d'Arsonval) ; S, un shunt
variable; K, une clef d'inversion, et R, une résistance suffisamment
grande. La différence de potentiel à mesurer est établie entre les
points 1 et 2. On étalonne avec un élément Daniell, par exemple, et
iû8
LES ACCUMLLATEt'RS ÉLECTRIQUES
on règle la résistance R de façon à lire dipeetemenl sur l'échelle la
différence de potentiel en volts (en général, dans les mesures d'accu-
mulateurs, 1 millimètre sur l'échelle représente 0,01 volt).
On peut également employer les méthodes
de régale déviation, celle de Wiedemann, celle
de Lumsden, ou encore celle de Poggendorf ^
Lorsqu'on désire une très grande précision,
on peut faire usage de la méthode du potentio-
mètre de Clark. Ici l'étalon E et l'élément E'
[fig, 14) sont comparés dans les mêmes condi-
tions, sans qu'aucun courant les traverse, ce
qui évite les erreurs dues à la polarisation.
ah est une bobine composée de 100 tours de fil
nu en alliage platine-iridium ; sa résistance
est de 40 ohms. P est une petite batterie de
piles qui envoie du courant dans ah \ le rhéos-
tat placé dans ce circuit est réglé de façon à
ce que le galvanomètre G reste au zéro. On
s'arrange également pour déplacer le contact
glissant C jusqu'à ce que le galvanomètre G'
soit au zéro. Dans ces conditions, on a alors
FiG. 13. — Méthode de
la grande résistance.
E'
E ''
a + h'
a
r'
Dans le cas où E' est plus grand que E, il faut soit disposer plu-
sieurs étalons en tension, soit inverser les deux éléments. La mé-
Rhëostal
<«>
w»t]B
A. Rhtosut
ID — |l|l — ^A^ww^Vww
VD
Fio. 14. — Méthode du potentiomètre Fio. 15. — Méthode du potentiomètre
de Clark. ' modifiée.
thode permet d'apprécier
i
de volt. Elle a l'inconvénient de
100000
nécessiter l'emploi de deux galvanomètres. On peut la simplifier
1. Voir l'Énergie électnque^ par Hospitalier, p. 233.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 109
ea la rendant moins précise, en employant le fil divisé du pont de
Wheatsione avec deux contacts glissants, d'après le montage de la
figure [fig, 15). Le même galvanomètre est utilisé successivement
pour les deux mesures à Taide d'an commutateur.
On déplace les contacts glissants de façon à amener, dans les
deux positions du commutateur, le galvanomètre au zéro. A ce
moment, on a évidemment :
E ""â*
Pour des forces électromotrices de 1 à 3 volts, on peut évaluer ^tt;
^ 500
de volt.
On pourrait employer également les méthodes électrométriques
ou les méthodes avec condensateurs et galvanomètres balistiques,
qui ont Favantage de n'exiger aucun courant de Taccumulateur
essayé. Mais, ces méthodes étant assez délicates, on doit les réserver
pour le cas où on désire obtenir la valeur de la force électromotrice
a un instant bien précis de charge ou de décharge.
On verra plus loin que cette force électromotrice varie très rapi-
dement après ouverture du circuit ; aussi la méthode la plus exacte
pour déterminer sa valeur pendant le passage du courant consiste à
mesurer au même instant la différence de potentiel aux bornes,
l'intensité et la résistance intérieure. Nous examinerons dans le
prochain chapitre les méthodes employées pour la mesure de la
résistance intérieure à circuit fermé. On a dans ce cas :
E = e ± ri.
Dans toutes les mesures de différence de potentiel, la méthode de
la grande résistance, qui permet des lectures très rapides, est lar-
gement suffisante, et le courant qu'elle exige (Tonôô ^tnipère environ
avec R = 20.000 ohms) est pratiquement sans aucune influence sur
la différence de potentiel à mesurer.
Qectrodes supplémentaires. — 1** Différents types cV électrodes sup-
plémentaires, — Dans l'étude des variations de force électromotrice
^t de différence de potentiel de l'accumulateur, il importe de con.
Dartre de quelle façon se comporte séparément chacune des deux
électrodes. On emploie dans ce but une troisième électrode que
110 LES ACCUMUIATEURS ÉIJÎCTRIQUES
Ton plonge dans Télectrolyte, entre les deux électrodes qui consti-
tuent Télément'. On mesure alors la différence de potentiel entre
cette électrode supplémentaire ou auxiliaire et chacun des deux
pôles positif et négatif de l'accumulateur. Il est évident que la diffé-
rence de potentiel aux bornes sera la différence algébrique de ces
deux valeurs.
Le nombre des substances qu'on peut employer dans la constitu -
tion d'une telle électrode est assez limité, par suite des qualités
essentielles exigées : insolubilité dans Tacide sulfnrique, absence de
polarisation, constance du potentiel pendant le fonctionnement.
On emploie à cet effet des bâtons de zinc ou de cadmium amal-
gamés. Pour une force électromotrice de Taccumulateur égale à
2 volts, on trouve, dans le premier cas, environ + 2,40et-{- 0,40 volt
comme différences de potentiel mesurées entre Télectrode supplé-
mentaire et chacune des plaques PbO^ et Pb. Avec le cadmium,
ces valeurs deviennent -f- 2,16 et + 0,16 volt^ environ. .
Cette façon de procéder, quoique très simple, a différents inconvé-
nients : elle n'est pas très exacte par suite de la formation, autour de
l'électrode supplémentaire, de sulfate soluble de concentration va-
riable, ce qui cause une variation de la tension qui existe entre cette
électrode et Télectrolyte (ce que l'on peut appeler le potentiel de
l'électrode supplémentaire). Si on fait usage d'un voltmètre qui n'a
pas une très grande résistance, il peut y avoir, en outre, polarisation
de l'électrode quand la surface de contact entre celle-ci et l'électro-
lyte est faible, autre cause de variation du potentiel de l'électrode
supplémentaire. Enfin l'emploi de ces deux substances a l'inconvé-
nient grave d'introduire dans l'électrolyte des substances étrangères
qui peuvent troubler le fonctionnement de l'élément.
La figure 16 montre une forme donnée par C. Lîebenow ^ à l'élec-
trode de cadmium, en vue de la rendre transportable. C'est un cadre
en ébonite dans lequel on introduit la plaquette de cadmium. Au
milieu de celle-ci, on découpe une bande qui est recourbée et sur
laquelle est vissée la borne de contact. Pour la mesure, on place
cette plaquette sur le bord supérieur des plaques et dans l'acide, en
1. Cette méthode est désignée sous le nom d'électrode supplémentaire, ou
quelquefois sous celui de méthode de Fuchs, du nom du premier auteur qui en 6t
usage, en 1875.
2. Les signes indiquent ici que, dans les deux couples PbO^ | Zn ou Cd et
Pb I Zn ou Cd, le zinc ou le cadmium forme toujours l'électrode négative.
3. ZeUschrift /*. E le k troc hernie, t. VHI, p. 616; — r Eclairage électrique^
t. XXXIV, p. 34.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATECH AU PLOMB
111
Fio.16. —Électrode supplémentaire au cadmium.
évitant que celui-ci vienne en contact avec la borne en laiton. Afin
de n'avoir pas un potentiel très inconstant par suite de la formation
de sulfate de cadmium,
il convient de ne pas
laisser la plaque sécher
à l'air, après une me-
sure, mais de la conser-
ver dans un récipient
renfermant de Tacide sul-
furiquetrès étendu. Dans
ces conditions, il se for-
me rapidement dans le
voisinage de Télectrode
plongée dans Tacide, pour la mesure, une couche qui renferme peu
d'ions-cadmium, mais de concentration assez uniforme. Sans cette
précaution, la plaque ayant séché à Tair se recouvre de sulfate de
cadmium et, après introduction dans Tacide, elle
s'entoure d'une couche concentrée de sulfate de
cadmium qui disparaît peu à peu par diffusion et
cause des variations assez importantes de poten-
tiel de l'électrode supplémentaire.
C. Liebenow fait aussi usage, pour les mesures
plus précises en laboratoire, de Tamalgame de
cadmium plongeant dans une solution concentrée
de sulfate de cadmium contenu dans un vase
poreux ayant Taspect de la figure 17. Il faut
remarquer ici que la résistance du vase poreux
n'est pas toujours négligeable, de sorte que des
différences de 1 à 2 centièmes de volt peuvent
être constatées lorsqu'on fait usage d'un voltmètre
Weston. La différence de potentiel mesurée aux
bornes diffère de cette quantité des différences
entre les tensions anodique et cathodique mesu-
rées avec Télectrode supplémentaire. On peut,
il est vrai, faire, dans ce cas, la correction sur
la tension anodique seule, puisque la valeur de la tension cathodique
(046 volt environ) est petite par rapport à la première. L'amalgame
^^ cadmium est très fragile ; lorsqu'il est cassé, il suffit de le placer
dans un tube à essai et de le refondre ; après refroidissement, on
casse le tube.
m n
Fio. il. -Électrode
«upplémentaire au
cadmium pour me-
sures de précision.
di2
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
M gihêit»mètr9
CeuyMtfk /<
S êàonfùe.
kao/tn l^^^^ll
Hg'SO^S^aaa
5
5 Tu6e^¥em
9 '^^^SSSSS^^SSS^
iwumUi\ \
^ « / p acide
RI de
Jrplètine
rw^\
Pour diminuer rinconstance de potentiel de Télectrode supplé-
mentaire, il faut constituer celle-ci à Taide de métaux dont le sulfate
est plus difficilement soluble que celui de cadmium. On peut em-
ployer dans ce but Télectrode-mercure. Quoique peu soluble, le sul-
fate mercureux présente
cependant encore une so-
lubilité non négligeable.
De plus, Télectrode se
polarise facilement, si on
se sert de voltmètres
pour faire la mesure;
il convient de ne Tutiliser
qu^avec les méthodes gai-
vanométriques.
On donne quelquefois
à cette électrode la forme
indiquée par la figure 18.
Le vase en verre recour-
bé en forme de pipe a son
Fio. 18. — Electrode ampoule remplie en par-
supplémentaire au . ,
mercure. tie de mercure pur que
vient recouvrir une cou-
che, de 1 centimètre d'épaisseur environ, de sulfate mercureux dont
on a fait une bouillie claire avec Tacide sulfurique de Taccumula-
tcur; la partie supérieure de Tampoule est enfin remplie d'acide
sulfurique. Le conducteur en platine a une extrémité en contact avec
le mercure et est logé dans le tube capillaire.
U. Schoop emploie le dispositif suivant : Au fond d'un vase cylin-
drique en terre poreuse, on verse une certaine quantité (environ
10 millimètres de hauteur) de mercure pur, et, par-dessus, on dis-
pose une couche {fig, 19) de 2 millimètres de sulfate mercureux ; le
vase est ensuite rempli d'une solution étendue d'acide sulfurique de
densité 1,17. Pour faciliter le transport, on peut également rendre
Télectrolyte gélatineux en l'additionnant de 1/3 de son volume de
silicate de potasse. Le vase est fermé par un couvercle en ébonite,
traversé seulement par le conducteur constitué par un fil de platine
qui plonge dans le mercure et est protégé du contact de l'électrolyte
par un tube de verre fermé aux deux bouts. Dans ces conditions,
pour une force électromotrice de 2 volts, on trouve environ -|- 1,05
entre la positive et l'électrode supplémentaire et — 0,95 volt entre
Fio. 19. — Electrode supplé-
mentaire au mercure, de
Schoop.
FORCE ÉUECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
113
celle-ci et la négative, les signes indiquant que l'électrode-mercure
a son potentiel compris entre celui des deux électrodes.
On évite complètement les inconvénients signalés à propos du
zinc et du cadmium en utilisant comme électrode supplémentaire le
peroxyde de plomb ou le plomb spongieux. Dans ce cas, en effet, on
n'introduit pas d'impuretés en solution, et on n*a pas à craindre la
polarisation, même
dans le cas de mesu-
res effectuées avec un
voltmètre ordinaire^
car ces matières peu-
vent fournir un cou-
rant relativement élevé
sans baisse de poten-
tiel.
Dans différentes
études que nous avons
faites sur l'accumula-
leur, nous avons em-
ployé avec avantage,
comme électrode sup-
plémentaire, une sim-
ple petite plaquette
en plomb spongieux pur^ Cette électrode, que nous appelons «né-
gative témoin», présente toutes les qualités requises, et sa constance
de potentiel est remarquable, même lorsque après un long temps de
fonctionnement elle renferme une proportion élevée de sulfate de
plomb (on a vu antérieurement que celui-ci n'a pas d'influence sen-
sible sur la force électromotrice à la négative). La figure 20 montre
les résultats que Ton obtient ainsi : A et a sont les forces électro-
motrices et différences de potentiel à l'anode; B eib, les mêmes
grandeurs à la cathode.
Celte négative témoin peut être employée de deux façons, soit
libre dans le liquide, soit entourée d'un vase poreux ; dans le
premier cas, il y a variation du potentiel de la négative témoin, par
suite de la variation de concentration de l'électrolyte, et on mesure
les variations relatives de potentiel des électrodes ; dans le deuxième
cas, on mesure les variations absolues, le potentiel de la négative
ijo
r-
j^
2^0
/
,J-
ir^''
ir-ï-.
f
'■-fi'
f /i^
~>=
^'';:.
\
1 l^^
N
s.
\
g Qfiû
- 020
b _
_
n'
B
—
TT-
^'
...
V
S,
'OfiO
V
i
s
i
' 8 »
Temps en hturês
Pio. 20. — Courbes des tensi'ons anodique
et cathodique.
1. L'Éclairage électnque,i, XXIV, p. 59.
114
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Oènsiti dé l'iode sulfunî^ye
Fio. 21. — Variation de la tension cathodique.
témoin étant invariable. On passera facilement d'un cas à l'autre
par une mesure des variations de concentration de Télectrolyte, si on
connaît les diiïérentes valeurs du potentiel du plomb spongieux en
fonction de la densité de Tacide sulfurique.
C'est dans ce but que nous avons déterminé les forces électro-
motrices des couples Pb I acide de densité 1,045 | Pb | acide de densité
variable. La courbe de la figure 21 donne les résultats obtenus,
l'augmentation de la densité rendant plus électro-positive Télectrode
en plomb spongieux. Par exemple, la concentration variant de la
densité 1,30 à 1,20, Télectrode en plomb spongieux sera moins
électro-positive, dans ce
^ *gPl if t ] M M j I j I I M i 1 I ; [ I I dernier cas, de
0,079 — 0,052 = 0,027 volt.
En plus de la simplicité,
la négative témoin jouit de
l'avantage de pouvoir être
faite de dimensions très
réduites ; il en résulte qu'elle
ne change pas la répartition du potentiel dans Télectrolyte et qu'il ne
se forme pas de courant fermé sur elle-même. Si donc on a soin de
la placer à égale distance des deux électrodes, la détermination de
la résistance intérieure de chacune d'elles donnera la résistance au
passage de chaque électrode, augmentée d'une constante égale à la
moitié de la résistance intérieure de Télectrolyte. Comme cette der-
nière est assez facile à connaître, on en déduira aisément la résis-
tance propre de chaque électrode. De plus, la négative témoin ayant
même potentiel que Télectrode négative fin charge (les écarts ne
dépassent pas en général quelques millièmes de volt), les différences
de potentiel prises entre ces deux plaques indiqueront en valeur
absolue les variations de potentiel de l'électrode négative étudiée.
Pour l'étude de Télectrode positive, on pourrait avoir le même
avantage en employant comme électrode supplémentaire une petite
plaque de peroxyde de plomb. Cependant on n'obtient pas ainsi
de résultats très certains, car la plaque peut retenir, soit des
traces de produits suroxygénés, soit même simplement de l'acide
sulfurique de concentration plus élevée qui ne diffuse que très len-
tement (on verra dans la suite que c'est à la positive que se pro-
duisent les plus grandes variations de concentration d'acide, tandis
FORGE ÉLECTROMOTKICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
115
que la porosité de la matière est plus faible que celle de la matière
active négative), lien résulle, dans tous les cas, une certaine incons-
tance du potentiel de Télectrode supplémentaire au peroxyde de
plomb. Son défaut de porosité ne lui permet d'ailleurs pas de suivre,
comme le fait la négative témoin, les variations de concentration de
réiectrol} te dans lequel elle reste plongée pour les mesures.
Comme dans la plupart des cas, ce qui est le plus intéressant à
étudier, c'est la façon dont se comportent les deux électrodes par
rapport à Télectrolyte dans son état actuel (on sait que celui-ci
diminue de concentration pendant la décharge et augmente de con-
centration pendant la charge), il importe alors de faire usage de la
négative témoin libre dans le liquide.
Si on employait celle-ci enfermée dans un vase poreux contenant
de l'acide ayant la densité de Télectrolyte fin charge, il est évident
qu'on obtiendrait, pour Télectrode positive étudiée, une variation
moins grande qu'elle n'est en réalité pendant que celle due à l'élec-
trode négative serait augmentée de la même quantité, celle-ci cor-
respondant justement à chaque instant à la valeur du couple Pb
spongieux | acide sulfurique de con-
centration fin charge | Pb spon-
gieux I acide sulfurique de concen-
tration correspondant à l'instant
considéré.
Dans le cas où on veut une grande
précision, pour éviter la petite er-
reur que peut introduire Tépaisseur
de la négative témoin, épaisseur
qui n'est pas négligeable devant
lecartement des plaques, on peut
disposer celle-ci dans un tube suf-
fisamment effilé à la partie infé-
rieure pour qu'on puisse considérer
sa position en un point bien déterminé et équidistant des deux élec-
trodes.
Comme électrode supplémentaire, Dolezalek ' emploie l'électrode-
hydrogène. A cet effet, le vase G {fig, 22), qui renferme les
deux plaques de l'accumulateur à étudier, communique par un
long tube r avec l'électrode p en platine platiné (recouvert de noir de
Fio. 22. — Électrode
supplémentaire-hydrogène.
1. ZeUtchrift f. F.leclrochemie, p. 533 ; 25 mai 1899.
116 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
platiney, qui est saturé de gaz hydrogène et plonge dans Tacide
sulfurique étendu. Pour obtenir cette saturation, on fait arriver un
courant d'hydrogène gazeux à la partie inférieure du tube qui ren-
ferme p, le dégagement s'effectuant par un tube effilé situé à la
partie supérieure; v est un cylindre plongeur en verre, dont le but
est de diminuer le volume du liquide et, par suite, de faciliter Tabsorp-
lion de Thydrogène par le platine, absorption qui est très longue
sans cette précaution. Pour éviler les erreurs dues à la diffusion de
rhydrogène, le robinet du tube r n'est ouvert que pendant le court
instant des mesures.
Sous la réserve faite plus haut de la variation de concentration de
rélectrolyte de Taccumulateur étudié, cette méthode est très exacte;
mais elle est aussi très compliquée et ne s'emploie qu'en mesurant
les différences de potentiel par la méthode de compensation.
2** Considérations théoriques sur V emploi des électrodes supple'men-
laires. — Quelle que soit l'électrode supplémentaire employée, il
convient toujours d'indiquer celle-ci avec le résultat de mesures
I fTectuées. Non seulement, en effet, les valeurs absolues des lensions
anodique ou cathodique diffèrent par l'emploi d'électrodes supplé-
mentaires différentes, mais encore les valeurs relatives de ces ten-
sions. 11 suffit, pour le comprendre, d'étudier le fonctionnement des
différents couples :
cathode ou anode | électrolyte | électrode supplémentaire.
Si nous prenons, par exemple, la négative témoin en plomb spon-
gieux, lorsque nous mesurerons la tension anodique, l'électrode
supplémentaire formera toujours l'électrode négative du couple
mesuré, aussi bien pendant la charge que pendant la décharge de
Taccumulateur, et on aura la réaction suivante :
Pb02-i- Pb + 2H2SO« = 2PbSO*-f 2HaO.
anode élecir. suppl.
Dans la mesure de la tension cathodique, l'électrode supplémen-
liiire formera l'électrode négative du couple pendant la décharge,
vi positive pendant la charge, de sorte que les deux équations de
réaction seront respectivement :
Pb + PbSO' : - PbSO» -^ Pb pendant la décharge
éleclr. suppl. calhode elertr. suppl. cathode
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCU M UI-ATEUR AU PLOMB 117
et
Pb + PbSO» («) = PbSO» + Pb pendant la charge.
cathode éleetr. sappl. cathode éleclr. suppl.
Pendant la mesure de la tension cathodique, il n'y a, comme on
voit, aucune variation de Télectrolyte, le sulfate de plomb étant
solide, ce qui signifie que la tension cathodique ainsi obtenue sera
indépendante de la concentration de Tacidede Taccumulateur (à con-
dition, bien entendu, que la négative témoin soit employée libre dans
le liquide de Taccumulateur). 11 n*en est pas ainsi à Tanode, et la
tension anodique mesurée suivra toutes les variations de concen-
tration comme la force électromotrice de Taccumulateur.
Si, au lieu de faire usage de la négative témoin, on employait une
positive témoin (électrode supplémentaire en PbO^), on aurait de
même, pendant la mesure de la tension anodique,
PbO* + PbSO^ = PbSO» +Pb02 pendant la décharge de raccumulateur
éIrcLr. sappl. anode éleetr. suppl. anode
et
PbOî» + PbSO» = PbSO» + PbO» pendant sa charge.
anode éleetr. sappl. anode éleetr. suppl.
La tension anodique est alors indépendante de la concentration de
Tacide.
Au contraire, c'est la tension cathodique qui devient ici dépendante
de la concentration dans les mêmes proportions que la force électro-
motrice de Taccumulateur, puisqu'on a alors pendant la mesure :
Pb -f PbOa + 2H2SO* =r 2PbS0« + 2H20
cathode éleetr. suppl.
aussi bien pendant la charge que pendant la décharge de l'accumu-
lateur.
Prend-on maintenant l'électrode supplémentaire au mercure ? Ici,
pendant les mesures, le mercure forme l'électrode négative avec
l'anode de l'accumulateur et l'électrode positive avec la cathode de
raccumulateur aussi bien pendant la charge que pendant la décharge,
de sorte que l'on a les réactions suivantes :
Pb03 + 2Hg + 2H2SO» = PbSO» + Hg2S0* + 2H20
anode éleetr. suppl. anode éleetr. suppl.
lors de la mesure de la tension anodique
1. L'électrode supplémsataîre est réversible par rapport aux ions SO*.
118 LES AGCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
et
Pb + Hg2S0« = PbSO* + 2Hg
ealhode éleotr. suppl. cathode électr. suppl.
lors de la mesure de la tension cathodique.
Les deux sulfates Hg^SO' et PbSO* étant solides, la tension
cathodique sera indépendante de la concentration, tout comme par
remploi de la négative témoin.
Avec l'électrode supplémentaire-hydrogène, de Dolezalek, les
réactions seraient
PbO> + H2 + H2S0» = PbSO< + 2H>0
anode électr. suppl.
pendant la mesure de la tension anodique
et
Pb + H^SO» z= H» + PbSO*
cathode électr. suppl. électr. suppl. cathode
pendant la mesure de la tension cathodique.
Dans les deux cas, il y a IH^SO* consommé; dans le premier
cas, en outre, il y a formation de 211^0. C'est dire que les tensions
anodique et cathodique seront variables avec la concentration de
Facide, la tension anodique devant varier un peu plus que la tension
cathodique, comme nous le verrons dans la suite.
3° Considérations pratiques sur V emploi des électrodes supplémen-
taires, — En pratique, quelques précautions sont nécessaires dans
Femploi de ces électrodes. En premier lieu, il convient de ne pas
placer Télectrode même entre deux plaques, ce qui changerait la
répartition des lignes de courant; il se produirait une diminution de
la résistance intérieure entre les deux plaques considérées qui tra-
vailleraient plus que les autres. Dans Télectrode supplémentaire
même s'établiraient des courants entre les deux faces opposées pla-
cées à des potentiels différents, par suite de la chute de tension due
à la résistance intérieure de Télectrolyte. Si cette électrode est enfer-
mée dans un récipient terminé par un tube- efQlé, celui-ci peut être
placé de façon à déboucher entre les plaques et à égale distance de
la positive et de la négative, de sorte que, dans la tension anodique
et dans la tension cathodique, entre la même valeur due à la perte
ohmique provenant de la résistance de Télectrolyte .
Lorsque l'électrode supplémentaire doit être libre dans le liquide,
il convient de faire ses dimensions aussi faibles que possible et de
la placer en dehors des plaques et à égale distance de la positive
que delà négative.
FORCE ÉLECTROMOTRIGE DE L'ACCUMULATEUR AU PIX)MB
J19
Certaines particularités intéressantes ont été mises eii luftiiêre
par C. Liebenow * lorsqueFélément étudié présente certaines anoma -
lies. Dans un cas, un élément dont les négatives limitaient la capa-
cité était mis en décharge à l'aide d'une source extérieure qui per-
mettait de pousser très loin cette décharge.
Au moment du crochet^ de la négative, on constatait également
un crochet de la courbe positive, qui pouvait faire croire que la
capacité des positives n'était pas supérieure à celle des négatives.
En réalité, il n'en était rien, et, la décharge étant poursuivie, la
courbe positive remontait assez rapidement pour reprendre sou
cours normal jusqu'au véritable crochet, indice de l'épuisement des
positives. La figure 23 indique clairement ce poiat singulier ; dans
cette figure, la courbe en trait
plein se rapporte à la positive,
et la courbe ponctuée, à la néga-
tive. Au point singulier de la
positive, l'allure réelle est évi-
demment la courbe qui relie les
deux points.
Ce phénomène se produit no-
tamment lorsqu'une plaque pos-
sède un contact défectueux avec
la prise de courant. L'auteur a
réalisé ces conditions en prenant
un élément dont les négatives
limitaient la capacité et en des-
soudant une des négatives que l'on reliait à la prise de courant sim-
plement par un crampon de fer.
Au moment où les négatives épuisées s'inversaient et où le déga-
gement d'oxygène se produisait momentanément à leur surface, on
constatait que le crampon en fer devenait incandescent.
Ce fait s'explique aisément : la négative dont le contact avec la
prise de courant offrait une certaine résistance a débité moins que
les autres négatives, et, quand ces dernières s'inversaient après épui-
sement, la première prenait pour quelques secondes la plus grande
partie du courant total de l'élément. Il en résulte que, pendant cette
i. Zeilschrift f. Elektrochemie^ t. VIH, p. 616; ^ VÉclairage électrique^
t. XXXIV, p. 33.
2. Nous verrons qu'on appelle ainsi la partie de la courbe de tension qui
baisse rapidement.
4f
— 1
—
n
V
n
3
1
^
_
_>
—
JV
—
2
—
—
ïs
\
^
—
^
V-
^
\
S li
1
^ 12
»
f
1
'
4#
1
tf
1
M
I
42
/
0
^_j
j:
:^
^
1^
-
—
— '
J
—
—
—
—
Heures
Fio. 23. — Courbes des tensions
anodique et cathodique.
120
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
période, de forts courants vagabonds prenaient naissance entre les
diiïérentes positives, dont Tépuisement n'était pas encore atteint, et
la négative considérée. Ce sont ces courants vagabonds qui, causant
une chute de potentiel, provoquent Tanomalie signalée dans les
mesures avec Télectrode supplémentaire.
Un phénomène du même genre a été obtenu dans les conditions
suivantes : on essayait une plaque négative entre deux plaques posi-
tives de même grandeur, mais ayant dans un cas une capacité plus
petite et dans Tautre une capacité plus grande que la négative.
!
_
^
i 1
1
"^
^1
V
,
Dir
t'a
^h
-^
^
-!---
^
11
1
\U !
llî
r^'
I--
1
— 1
t
K
1
i
\
'
i
U
^i
1
il. 1
(
/'
1...
-
j__
-1-
z
=
1. ;
111
5^
Heures
Fio. 24. •— Courbes des tensions
aux boraeSf anodique et cathodique.
'I-
-
+
r^^
I
w
r^- 1
B"i^
,-1 -L^
Jr
KH
i
1 A
1
FiG. 2j. — Elément en décharge.
En déchargeant à la même intensité dans les deux cas, on obtenait
pour la négative les courbes différentes représentées par la figure 24,
la courbe IN se rapportant à la négative déchargeant entre deux
positives à faible capacité et UN entre deux positives à grande
capacité.
Les courbes P et K sont relatives aux variations de tension aux
positives et aux bornes dans chacun de ces deux cas.
On constatait en outre que si, dans le cas 1, la décharge était pour-
suivie jusqu'à inversion des positives, la courbe de la négative
redescendait et reprenait son allure normale 11.
La figure 25 permet de comprendre cette anomalie : au commen-
cement de la décharge, les lignes de courant vont directement de la
négative aux faces des positives qui sont en regard, tandis qu'une
très petite partie de celles-ci suit le chemin indiqué par les flèches.
Mais, lorsque les faces positives intérieures sont épuisées, toutes les
lignes de courant prennent la direction des flèches pour rejoindre
les faces extérieures des positives, et Télectrode supplémentaire
située au-dessus des plaques est soumise à Tinfluence de ce courant.
FORGE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 121
La chute de tension augmente par suite de l'augmentation de lon-
gueur des lignes de courant; dans Tespace extérieur, la perte en
volts reste relativement faible à cause de la grande section d'acide ;
il n'en est pas ainsi entre les plaques, et la tension mesurée entre
Télectrode supplémentaire et la négative augmente de cette perte
en volls^ ce qui peut faire croire à l'épuisement de la négative.
Une influence du même genre peut se produire lorsqu'on emploie
comme négatives extrêmes d'un élément des plaques semblables aux
négatives intermédiaires. Dans ce cas, l'épuisement des premières
survenant plus tard que celui des négatives intermédiaires, des
courants vagabonds peuvent également se produire et fausser les
résultats des mesures avec électrode supplémentaire. C'est ainsi
qu'on peut obtenir pour la variation de tension anodique l'allure de
la courbe de la figure 23.
Dans tous les cas, ces incertitudes, qui ne se produisent qu'avec
des éléments anormaux soumis à de fortes densités de courant, dis-
paraissent lorsqu'on pousse la décharge suffisamment loin. Elles
montrent bien (cas de la figure 24) l'influence de la position de l'élec-
trode supplémentaire, influence d'autant plus nette que l'intensité
est élevée.
Variation de la force électromotrioe avec la ooncentration de racide.
— 1* Déterminations expérimentales, — L'étude thermochimique de
Taccumulateur nous a montré que la force électromotrice devait être
dépendante delà concentration.
Quoique cette dépendance n'ait pu être calculée que récemment,
d'après les nouvelles théories électrochimiques, depuis longtemps
déjà elle a été déterminée expérimentalement. En 1883, Preece*
montrait déjà cette dépendance, Heim ^ a fait des mesures sur un
élément Tudor rempli d'acide de plus en plus concentré. L'élément
était chargé et déchargé plusieurs fois, et la force électromotricc
était mesurée quinze à dix-huit heures après la dernière charge, ce
temps étant nécessaire pour faire disparaître la surélévation passa-
gère de la force électromotrice qui, ainsi qu'on le verra plus loin,
se produit à la fin de la charge. Heim trouva ainsi que la force
électromotrice croît presque exactement proportionnellement à la
concentration de l'acide.
t. Proceedings of Ihe Royal Society, 1883, p. i60.
2, Elektrotechnische ZeiUchr., t. X, p. 88; 1889.
122
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
F. Streintz* a également expérimenté sur un élément Tudor et a
trouvé que la force électromolrice E^ à- la concentration c exprimée
en grammes de H'SO^ par litre peut s'exprimer par la fonction
linéaire :
Ee = 1,850 + 0,00057c.
Le tableau 27 suivant donne d'ailleurs les mesures effectuées par
Streintz et les valeurs calculées à Taide de cette formule.
TABLEAU 27
CONCKNTRATION c
FORCE iî;ï.r:tromotrice en volts I
S0«H8 par litre
MBSL'RéB
CALCri-Él
86,3
1,900
1,899
166,1
1,950
1,945
236,7
1,987
1,985
296,9
2,021
2,019
366,3
2,055
2,059
425,2
2,087
2,092
470,0
2,116
2,118
516,3
2,149
2,144
570,4
2,173
2,175
611,6
2,195
2,199
640,9
2,217
2,215
68t,2
2,235
2,240
Gladstone et Hibbert, dans une communication faite le 12 mail89â
à rinstitution of Electrical Engineers^, donnent les résultats d'expé-
riences effectuées avec des électrodes composées de gros (ils de
plomb recourbés sur eux-mêmes et enduits de pâte, la partie active
ayant ainsi sur chaque électrode 8 centimètres de longueur et
1 centimètre de diamètre.
Les forces électromotrices étaient mesurées par la méthode du
potentiomètre ; dans toutes les expériences, les plaques étaient char-
gées à fond, puis lavées pour les débarrasser des produits de Télec-
trolyse.
Dans une première série d'essais, ils déterminèrent la variation
de la force électromotrice avec la densité de l'acide imprégnant les
deux plaques.
1. Wiedm. Ann , t. XLVI, p. 449; 1892; — Die Théorie des Bleiaccumulalors,
p. 28 (Dolezalek).
2. Lumière électrique, t. XLV, p. 38.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
123
Le tableau 28 suivant ainsi que la courbe I [flg, 26) donnent les
résultats obtenus :
TABLEAU 28
AUDE
FORCE
AOTOOR Des DBCX PLAQUES
ÉLECTROMOTRICE
Deosilé
Acide en 0/0
E3« VOLTS
1,045
6,5
1,887
1,065
9,5
1,898
1,080
11,5
1,915
1,115
16,2
1,943
1,157
21,7
1,978
1,217
29,2
2,048
1,254
33,7
2,088
1,335
43,0
2,170
Dans chaque cas, on passait d'un acide à un acide plus concentré,
et on laissait les plaques s'imprégner pendant quinze minutes avant
de faire la lecture.
2.3
1 1 1 1
1 1 1
1 1 1
_L__1 -1.
1 !
zx
^tH^4 -i
t4-^-
>
""i'iis^
Kti-i-
2.0
'II'
s^.-
1.9
-i-i-i-f-
. J . - 4 - >
1 1
Sj —
1.8
! î 1
1 1
1 1
80 70
60 50 40 30 20 10 0
Fio. 26. — Variation de la force électromolrice avec la concentration
de Tacide sulfurique.
Dans une deuxième série d'essais, ces auteurs cherchèrent à avoir
une échelle plus étendue.
Pour cela, ils partirent d'une concentration très faible et détermi-
nèrent la force électromotrice en augmentant jusqu'à 49 0/0, puis
en redescendant de 49 0/0 à 0.
124 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau 29 suivant
TABLEAU 29
FORCB ÉLECTROMOTRICE EN VOLTS |
DURÉE
DE l'aBSORPTIOX
DENSITÉ
OB l'acide
HÏS04
en 0/0
SÉRIE
siRIB
MOYENNK
ASCBRUANTB
DESCENDANTE
1 heure
1,00
traces
1,507
1,507
»
4,008
4,2
1,747
1,777
1,762
1 ))
1,013
2,0
1,792
1,825
1,808
»
1,020
3,1
1,835
1,867
1,851
»
1,037
5,6
1,875
1,908
1,891
30 minutes
1,071
10,4
1,922
1,953
1,937
>i
1,154
21,3
1,993
2,016
2,004
»
1,233
31,2 •
2,055
2,066
2,060
15 »
1,388
49,0
2,149
2,149
Comme Tacide de forte concentration attaque le plomb, Tessai
fut continué, de la concentration 43,5 0/0 à la concentration 88,5 0/0,
en laissant la négative dans de Tacide à 27 0/0.
Le tableau 30 suivant donne les résultats obtenus :
TABLEAU 30
DURÉE
DE l'absorption
dans le peroxyde
ACIDE
AOTOOR Dit LA POSITIVE
1
FORCE ÉLECTROMOTRICE EN VOLTS 1
DENSITÉ
DE L*ACIDE
n-2soi
en 0/0
siniB
ASCENUA.HTE
s£niB
DESCENDANTE
MOYENNE
50 minutes
»
»
1 heure
»
1,338
1,446
1,569
1,605
1,723
1,814
43,5
54,8
66,0
69,0
■ 79,0
88,5
2,106
2,179
2,259
2,279
2,354
2,442
2,163
2,233
2,298
2,342
2,398
2,135
2,206
2,277
2,310
2,376
2,442
Les deux courbes de la figure 27 ont été tracées en prenant comme
force électromotrice la moyenne des deux séries ascendante et des-
cendante.
En augmentant encore la densité, on obtenait, d'autre part,
2,44 volts pour une concentration de 91,5 0/0 autour de la positive.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
125
Prenant enfin de Tacide IPSO* pur et plongeant la positive PbO*
et une négative en Pb ordinaire lisse, la force électromolrice attei-
gnait, après plusieurs heures, 2,607 volts.
2,6
70 60 50
FiG. 27. — Variation de la force électromolrice avec la concentration
de l'acide sulfurique.
Dolezalek * a fait également des mesures relatives à la variation
de la force électromotrice en fonction de la concentration en partant
de matières chimiquement pures et en prenant comme étalon l'élé-
ment normal Weston de force électromotrice 1,022 volt à la tem-
pérature 15<^ C. II obtint ainsi les valeurs suivantes (tableau «Hi) :
TABLEAU 31
DENSITÉ
U2S04 0/0
FORCE ÉLECTROMOTRICE
eo volt» à / rz 15« C.
i,050
1.150
1,200
1,300
1,400
7,37
20,91
27,32
39,19
50, H
1,906
2,010
2,051
2,U2
2,233
Dans des expériences que nous avons effectuées à ce sujet, nous
avons pris des petites plaques à pastilles bien formées que nous
avons débarrassées des produits secondaires de Télectrolyse par un
lavage à Teau d'une durée de deux jours. On avait préparé, d'autre
part, des acides de concentrations différentes, dans lesquels furent
1. Dolezalek, Die Théorie des DleiaccumulalorSy p. 29.
126
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
plongées une plaque positive et une plaque négative. Dans chaque
élément, la force électromotrice croissait d'abord, par suite de la
diffusion, pour atteindre une valeur qui se maintenait rigoureusement
constante après trois heures et demie environ d*imbibition; la même
valeur était d'ailleurs obtenue après quarante-huit heures. On peut
donc considérer qu'elle correspond bien à la force électromotrice
pour la concentration de Tacide mesurée dans chacun des éléments.
C'est ainsi que furent obtenues les valeurs consignées dans le
tableau 32 suivant :
TABLEAU 32
DENSITÉ
HÎS04 0/0
FORCE ÉLECTROMOTRICB
DE l'acide
Kl» VOLTB
1,043
6,60
1,867
4,071
10,30
1,898
1,114
16,00
1,927
1,195
26,40
1,987
1,302
39,50
2,082
1,460
56,10
2,2035
On trouvera rassemblées dans le tableau 33 les valeurs obtenues
par les différents auteurs.
TABLEAU 33
FORCE ÉLECTKOMOTRICE MESURÉE EN VOLTS ||
DENSITÉ
DEGRÉS
H2S04
H2S01
■
■
EX ORAMMES
OLADSTONB bT HIBBERT
DB L^ACIDE
BAOMÉ
pour 100
par lilre
STBElMTt
\*r» essais
2»" essais
DOLBZALBR
l'adtbur
1,00
0
traces
traces
1,507
1,007
1
1,9
19
1,755
1,044.
5,9
6,7
70
1,889
1,887
1,901
1,892
1,867
1,063
8,4
9,2
98
1,907
1,898
1,925
1,917
1,889
C«icntntiM
1,075
10
10,8
116
1,920
1,910
1,940
1,930
1,901
Biriile
1,H6
15
16,2
181
1,957
1,943
1,974
1,975
1,928
1,162
20
22,2
258
1,997
1,983
2,009
2,019
1,963
1,210
25
28,4
344
2,043
2,039
2,046
2,060
2,001
1,263
30
34,7
438 -
2,096
2,098
2,079
.2,107
2,048
1,320
35
41,6
549
2,163
2,156
2,113
2,161
2,096
1,383
40
48,3
668
•2,227
2,148
2,217
2,147
1,453
45
55,4
805
2,197
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'AGCUMUIATEUR AU PLOMB 127
Ces valeurs sont assez concordantes ; les petites dilTérencespeuvent
provenir en partie de la pureté plus ou moins grande des matières
employées ainsi que de la température; mais elles dépendent surtout
des difficultés que Ton éprouve à obtenir la même concentration
dans les pores de la matière active (positive principalement] et dans
Tacide extérieur.
^ Déterminations théoriques. — Ainsi que nous l'avons vu, la théorie
permet de prévoir Finfluence de la concentration de Tacide sur la
force électromotrice.
Pour calculer celle-ci, Dolezalek* met en opposition deux accumu-
lateurs, dont l'un A renferme un acide plus concentré que l'autre B.
Comme celui-ci a une force électromotrice inférieure au premier, on
peut le charger aux dépens de celui-là. Dans les deux éléments, la
transformation des substances PbO^, Pb et PbSO* se fait donc en
quantités égales et en sens inverse, et la pro Juction d'énergie élec-
trique est entièrement fournie par le passage de H^SO* de A vers B
et de H«0 de B vers A.
Si on appelle AE la différence de force électro motrice des deux
éléments, pour une quantité d'électricité fournie par le système
égale à 96.540 coulombs (correspondant à la décomposition de
\ équivalent-gramme), la variation d'énergie libre F devient égale à
F = 96540AE joules.
La détermination de F peut s'effectuer de deux façons différentes :
1"* par le calcul des quantités de chaleur qui accompagnent le mélange
de l'acide sulfurique et de l'eau et l'application du coefficient de tem-
pérature de AE ; i** par application du calcul de Helmholtz au cycle
isotherme de vaporisation.
La chaleur W dégagée par le mélange de a molécules-grammes
de H*SO* avec b molécules-grammes d'eau est égale d'après
J. Thomsen*, à :
W = ^/^;7^ç)8^ -17.860 calories,
1. Wiedm. Ann.,i. LXV, p. 894-916, juillet 1898; — Eclairage électrique,
t. XVII, p. 490.
2. Thermochem. Untefsuchungen^ t. III, p. 54.
128 LES ACCUNfULATÈtJRS ÉLECTRIQUES
OU encore d'après Pflaundler à :
W = . ,^;tn 17920 calories.
b+ 4,59a
La chaleur Q ou Q' dégagée par le mélange de IH^O ou IH^SO^
avec une grande quantité d'une solution sulfurique renfermant
a molécules-grammes H*SO* et b molécules-grammes H*0 sera évi-
demment :
^ = 18= (6 + i,798a)» * '^^^ ^^'^"'^ (Thomsen),
ou
^ "^ (6 + 4)590)2 ^^^^"^s (Pflaundler);
Q = dï = (6 + i,798a)2 "^^^"*"" (Thomsen),
ou
^ "^ (6+i,59a)2 calories (Pflaundler).
La variation U de l'énergie totale de notre système AB devient,
pour 1 molécule H*SO* engagée,
U = Qb - Qa + Q'a - Q'b .
Dans la théorie de la double sulfatation, il faudra évidemment
prendre 2U, puisque 2H2SO* sont engagés.
En appliquant l'équation d'Helmholtz, il vient, toujours en admet-
tant la double sulfatation,
AE^ 2.U dAE
2 . 23067 ^ dT ^ '
équation qu'il est facile de résoudre puisqu'on connaît le coefficient
de température de l'accumulateur et sa variation avec la concentra-
tion.
La deuxième méthode consiste à calculer la différence des travaux
de mélange de H^SO* dans A et B. On suppose pour cela qu'on fait
sortir, par une vaporisation isotherme, une quantité d'eau qui,
ajoutée à 1 molécule-gramme II^SO*, produirait un acide de même
FORGE ÉLECTROMOTRIGE DE LAGGUMUIATEUR AU PLOMB 129
concentration que celui de Taccumulateur. On peut ensuite mélanger
les acides de même concentration sans aucun travail positif ou néga-
tif. L acide de Taccumalateur renfermant aH^SO* + ôH*0, il y
aura donc à distiller n = - molécule-gramme d'eau par molécule-
gramme d'acide sulfurique.
Désignons par px et p% les tensions de vapeur constantes des
acides de A et de B et par p la tension de vapeur variable de Tacide
transformé. Le travail de distillation pour 1 molécule-gramme H'O
est égal à :
et
RT lognép ^ pour le premier
RT lognép^ pour le second,
R étant la constante des gaz.
Pour la distillation de n^ et ng molécules-grammes, ce travail
devient respectivement :
= RT / log.», ^ dn,
Çb = RT / log.*p -21 dn.
^ 0
Le travail correspondant au transport de i molécule-gramme
H*SO* de A vers B sera donc:
log.ép ^ dn - RT / log.ép ^ dn
/Ib
lognép P dn.
n.
Pour le transport de 1 molécule-gramme IPO de B vers A, le tra-
vail est égal à :
RT lognép £^.
130
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Le travail étant exprimé en kilogrammètres, la constante des gaz,
pour 1 molécule-gramme, a pour valeur :
R z=z 0,847.
En exprimant le travail en joules, on a alors :
R=r 0,847.9,81,
et la valeur de AE, quotient du travail total par le nombre de cou-
lombs correspondant à 1 molécule-gramme, soit 96.537 coulombs,
devient égale à:
._, 0,8i7.9,81 -,, , , , PB , r^*,
96537 T(nBlogoépPB + lognép^ — nAlognépPA —J lognip pdn)
En divisant par 0,4343 pour passer des logarithmes népériens aux
logarithmes vulgaires, il vient :
AE =
= 1,983. 10-^T{/iBlogpB + log ^—riAlogpA— f " logpdn, (2)
équation qui permet de calculer AE, puisque les mesures de Diete-
rici * font connaître très exactement les tensions de vapeur des solu-
tions d'acide sulfurique.
Pour vérifier Fexactitude des deux formules (1) et (2). Dolezalek a
pris des éléments fabriqués à Taide de Toxyde de plomb pur et rem-
plis de solutions sulfuriques de concentrations différentes. Les forces
électromotrices mesurées à 0^ C. sont portées dans le tableau 34.
Pour calculer les valeurs de la force électromotrice au moyen des
équations (1) et (2), il déterminait les différences de Eet de la valeur
de III (2,103 volts) et ajoutait ces différences à la valeur 2,103 volts.
Dans le tableau 34 suivant, on trouvera également les mesures de
Heim et de Streintz sur des éléments Tudor, ainsi que les valeurs
du coefficient de température permettant de calculer AE d'après
l'équation (1).
D'après ce tableau, Taccord serait remarquable entre le calcul et la
mesure.
1. Wiedm, Ann., t. L, p. 61 ; 1893.
FORCE ÉLECTROMOTRIGE DE L'AGCUMUIATEUR AU PLOMB
131
,C?AE
La valeur du terme T -^rjr de Téquation (1) a été déterminée d'après
les mesures des coefficients de température de Streintz.
TABLEAU 34
vam
DENSITÉ
dMide
15»C.
H«S04
pour 100
n
TENSION
de
VAPEUR p
en mm. Hg
dE
rfT
milli volts
par degré
FORCE ÉLECTROMOTRICE E à 0« C. 1
exprimée en yoUs M
CALCULiB
■BSORÉB II
CD partant
en partant
. dep
Dolezalek
Streintz
Heim
I
1,553
64,5
3
0,431
+ 0,04
2,39
2,383
2,355
II
1,420
52,15
5
1,297
+ 0,06
2,25
2,237
2,253
2,268
-
III
1,266
35,26
10
2,975
+ 0,11
(2,10)
(2,103)
2,103
(2,103)
(2,103)
IV
1,154
21,40
20
4,027
+ 0,32
2,06
2,000
2,008
1,992
2,002
V
1,035
5,16
100
4,540
— 0,07
1,85
1,892
1,887
1,891
—
L'équation (2) montre, en outre, que toute substance ajoutée à
Facide de Taccumulatcur et qui diminuerait la tension de la vapeur
d'eau sans entraver le fonctionnement de l'élément, élèverait la force
électromotrice. Il paraît cependant très difficile de trouver une telle
substance résistant aux actions oxydantes du peroxyde et réductrices
du plomb spongieux.
Procédant d'après la première méthode, nous avons déterminé les
valeurs de Q et Q' et par suite les valeurs de 2U en prenant comme
base la densité d'acide 1,044, pour laquelle le coefficient de tempé-
rature est nul, d'après les déterminations de Dolezalek. Les valeurs
obtenues ont été résumées dans le tableau 35.
132
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
p
BÛ
p
H
r.
1
a
— 0,0288
- 0,0246
0
çO'Moooiïor^c^r-o*
cs].^GyiOd.^ocoaoro
-^(Na-oooroï^coosr-
O o" O o o" O o" O o"
+++++++++
0
1
s
— 0,0270
— 0,0227
0
— co -^ :tfî- «r art a.'î
5 § S § 2 S S gS 5?
O O d" O o" O o o" o
+++++++++
1
- 0,0306
— 0,0266
0
04 "v^ an ^ aA an ar,
co *1 ao •* i^ 00 «O O ao
^ <M a.o oa co 00 •♦ «^ 00
OOOO'^-'^^C^COCO^
gToocToo^cToo
+ + + + + f + + +
<
^ 1
» 1 1
< ÛQ ^
S
1
— 1.249,2
— 1.048,8
0
(N«OG>^<0^0000-*^-*«*
oTcoa-o'coco «o^oTr- •**
aftco-^-^O^^aiO^+t»
aftcsCOOir^Oavjjc^îO
c4 cô aft t^ o cô «Ô
+++++++++
o
— 1.410,2
— 1.228,6
0
c<*^«o^O^«ooq^o«^c^oos^
croo"'*rço«o©for<N'co
-N -1 <o an ro i"- <M -^ r-
«DOaocoroococor;
•^c^-*cooô-r^««*r^
+++++++++
C» ^
s
§
<
a.
7.800
7.700
17.180
aftOOOOOOOa.'O
0«4 8«l^O(NOOf^CO
' ^^^ 1
*
o o> o
p s s
1-^ r-' r^
ooooooooo 1
COCOOOC^Oi'^^'NCNOO H
l-« a.O !-• Oi 0> oa r- vè« O |
«d«d a-'î^^côc'î^ooô 1
"""'"^^ ^^^ 1
<=» ^
K
■<
r- G^ ao
r- >n 3^
^- ro 1^
:0 0000»000000
cooc^^ço^r^c^Oaft^o^
oTcocTccT-^H'covirooi'^
— COOC^OCO-^-iO»
^ <N co a-o c-
S
s
CD
O OS «^
v}j^«fi>^OOçO^OO^JftOOOO^
O»*'arrco'co''*^0-*^©r
•v^-^-icor^cocsioaft»*
•*^ (?l co ao 00
g S
2 S
a: c ? j ,
s'il
1 ^
s s
!-
00 -^
•^ 00 -»H^
ao ««jT ^
3A aA aA
•*^I^**<N'*^COCOC^O
-^«^«*C4^COCO©IO
«0^(S^0a^G^^00^00|-^O^
coco-To'ooaft'tNorçcr
aAar5afta.o»*^-«i*coco
1 1.
•<
00 ^ >«^
" * ".
o" O O
Q00vJ«C0-*-«0O-»-''*-«
Ô -^^^ 00 CD aft Mj«^ « 00 fl^i^
•r.^^c«fco'-ijrarr«ooo
u
o
«* r^ -*
coaftcONOCoococo
Of^-^ço-^«0(Nooart
OO-*--*-G4(NC0C0**
a
O
FORCE ÊLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
133
La dernière colonne de ce tableau représente donc les différences
calculées entre la force électroraotrice pour une conceatration quel-
conque et celle due à Tacide de densité i ,04 1, en ne tenant pas compte
delà variation du coefficient de température. Ces valeurs sont voi-
sines de celles obtenues par Texpérience, ainsi que le montre le
tableau 36.
TABLEAU 36
VARIATION DE LA FORCE ÊLECTROMOTRICE, EN VOLTS ||
DENSITÉ
PAIl RAPPORT A LA rORCB ÉLElTROUOrniCK COn.lB^POXDANT A LA
DBNSITi 1,0U
DEGRÉS
MBSDRÉB
de
BAUME
CALCULÉB
d'après le ta*
Glaflstone et Hibbert
bleau ci -des-
Slreinlz
l«f essais
2"" essais
Dolezalek
l'auteur
sus
1,00
0
— 0,394
1,007
\
- 0,146
— 0,0246
l,04i
5,9
0
0
0
0
0
0
1 ^063
8,4
+ 0,018
+ o,on
-h 0,024
+ 0,025
-H 0,022
+ 0,0126
i 1,075
10
- 0,031
4- 0,023
+ 0,039
-U 0,038
+ 0,034
+ 0,0212
1,116
15
+ 0,068
+ 0,056
+ 0,073
- 0,083
+ 0,061
+ 0,0528
l,i62
20
-f- 0,i08
+ 0,096
+ 0,108
+ 0,127
-h 0,096
+ 0,0899
1,210
25
+ 0,154
4- 0,152
+ 0,145
+ 0,168
-h 0,134
+ 0,1315
1,263
30
+ 0,207
+ 0,211
+ 0,178
+ 0,215
-h 0,181
+ 0,1797
1,320
35
+ 0,274
+ 0,269
+ 0,212
+ 0,269
+ 0,229
+ 0,2362
«,383
40
+ 0,338
+ 0,247
+ 0,325
— 0,280
+ 0,2987
1,453
45
+ 0,330
-f 0,3732
Tontes ces différentes valeurs sont assez concordantes, sauf celles
relatives à la densité 1,007, où les mesures da Gladstone et Hibbert
indiquent — 0,146 volt, et le calcul, d'après les chaleurs d'hydratation
de Tacide sulfurique, — 0,0246. Pour les faibles concentrations, le
coefficient de température prend en effet une valeur assez élevée (et
négative pour les densités inférieures à 1,044), si on s'en rapporte
aux mesures de Dolezalek. Pour la densité 1,007, on a en effet, d'après
ces mesures,
f = - 0,39 millivolt par degré.
,rfE
lien résulte, pour le terme T-j^r^à la température 15" C, la valeur
134
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
— 0,112, qui, ajoutée à — 0,0246, donne — 0,1366, valeur très voi-
sine de celle mesurée.
Si on ajoute à la variation due aux chaleurs d'hydratation de Tacide
celle qui provient du coefficient de température d'après les mesures
de Dolezalek, on trouve pour la variation totale ainsi calculée des
valeurs très rapprochées de colles obtenues par la mesure pour les
concentrations faibles et élevées, mais qui 8*en écartent assez sensi-
blement pour les concentrations moyennes. Peut-être y a-t-il encore
quelque incertitude dans la valeur du coefficient de température rela-
tif à ces points. Voici, en effet, quelle serait cette deuxième correction
calculée, pour les différentes concentrations, d'après les mesures de
Dolezalek (tableau 37).
TABLEAU 37
Variation de la force éleelromotrica
DENSITÉ
par rapport à cella qui correspond
DEGRÉS BAUME
à la densité 1,044.
Correction correspondant aux coeffi-
Dl l'aCIDI
cients de température en volts, à la
température 15* C
t,00
0
— 0,271
1,007
1
— 0,112
1,044
5,9
0
1.063
8,4
+ 0,046
1,075
10
+ 0,066
1,116
15
+ 0,106
1,162
20
+ 0,106
1,210
25
+ 0,086
1,263
30
+ 0,066
1,320
35
-t- 0,035
1,383
40
1,453
45
11 peut y avoir, en outre, une petite incertitude provenant de ce
que les formules de Thomsen et dePflaundIer, relatives aux chaleurs
d'hydratation de Tacide sulfurique, ne sont pas absolument rigou-
reuses.
L'équation (2) ci-dessus, déterminée par Dolezalek, peut prendre
une forme simple, si on ne considère que les solutions étendues d'une
concentration ne dépassant pas la concentration binormaIe^
1. ZtiUchrift fiir Elektrochemie, p. 533 à 539; 25 mai 1899;— Éclairage élec-
trique, t. XXIII, p. 499.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 135
En supposant deux solutions différant infiniment peu, on peut
poser:
ne = îiA + rfn et ps = px + dp.
Il vient alors :
dn ^ ^ ' dn
En appelant c la teneur normale en molécules-grammes H'SO^
par litre, on a évidemment pour les solutions étendues
1.000 ^^ ^
ne = -^ = 55,5,
n étant le nombre de molécules-grammes H*0 par molécule-gramme
H'SO*, et par conséquent :
f = «,«»T(! + .,o.8)ii^.
Or
de p de
est rabaissement relatif de la tension de vapeur par Taddition de
1 molécule-gramme H'SO^qui, d'après la loi de Raoult-Van't Hoff, est
indépendante de la concentration et a pour valeur -^^ la dissociation
décomposant Télectrolyteen y parties, et N étant le nombre de molé-
cules-grammes d'eau contenues dans 1 litre (N = 55,55).
Par suite :
f = vRT (1 + 0.0.8).
L*intégration de cette équation, de c, à c,, donne, en remplaçant K
par sa valeur et en passant des logarithmes népériens aux logarithmes
ordinaires,
Ea — E, = 0,198 . lO"» vT Aog ^ + 0,008 [c^ - c^V (2)
Comme Tacide sulfurique se décompose en trois parties par la
dissociation, on devrait prendre vi= 3; mais la dissociation n'est pas
complète, et Loomis a trouvé, pourla détermination du point décon-
gélation, V = 2,2 pour Tacide normal à 0^ C.
D'autre part, en prenant, d*après les mesures de Dolezalek (Voir
le tableau 33), la valeur 1,917 volt pour la force électromotrice
136 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
avec Tacide normal, on a pour une concentration quelconque c. :
Ec = 1,917 + 0,120 log c + 0,001c. (3)
Les équations (2) et (3), qui ne sont valables que pour les solutions
étendues, sont identiques à celles obtenues par la théorie osmotique
de NernstS ainsi qu'on le verra plus loin.
La théorie de Liebenow ' conduit aussi à un résultat analogue.
Ainsi, si on désigne par Cp la tension de dissolution de Télectrode
Pb pour les ions Pb ; par Cj, celle de l'électrode PbO^ pour les ions
PbO* ; et par le symbole chimique entre parenthèses la concentration
des ions, on obtient pour la force électromotrice de Taccumulateur :
E == ^ lognép jrrrf^Tr^'
^ LpbJ . LPbO^J
[Voir équation (6) de la théorie osmotique.]
On peut imaginer la formation des ions PbO' par Tunion des ions
Pb avec les ions 0 de Teau d'après Téquation ;
Pb + 20 = PbÔi2.
Les ions Pb se forment par dissociation du sulfate :
PbSO» = Pb + S6^
et les ions O par dissociation de Peau :
H^O — 2H + o"
Comme PbSO' se présente sous la forme solide,la loi d'action des
masses donne pour les trois réactions précédentes :
[Pbô»] [H»0]
ainsi qu'on l'a vu dans la théorie osmotique.
Par suite de la très petite solubilité du sulfate de plomb, on a :
1. VÉclairage électrique, 28 avril 1900, p. 152.
2. VÉclairage électrique, 18 février 1899, p. 255.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 137
En désignant de même par Cq la valeur de [H^O], on obtient:
[pb] . [pbô»] = ^ O^
et
Par suite, la différence de force électromotrice de deux accumula-
teurs renfermant les acides de concentration c^ et c^ sera égale à :
Comme Code Teau est proportionnelle à la tension de vapeur p,
on peut remplacer -^ par^?
^oa Pi
et
lOgaép
Pi
par
jP-2 — Pi ,_ 3(Ca~ C|)
par suite de la faible diminution de la tension de vapeur relative-
ment à la valeur absolue de p quand on n'envisage que les solutions
étendues.
En substituant cette dernière valeur dans Téquation précédente,
on rend celle-ci identique à (2) et (3).
Cette équation (3) fut vériRée expérimentalement par Dolezalek \
qui obtint les résultats suivants (tableau 38) :
TABLEAU 38
FORCE ÉLECTROMOTRICE
CONCENTRATION
A G» C. EU TOLTS
Ec
ra HOLéCULBB-ORAlIllU DE H^SO^ PAR UTRE
c
mesurée
calcalée
1,000
1,917
(1,917)
0,360
1,863
1,863 1
0,180
1,828
1,827
0,111
1,802
1,801
0,0505
1,764
1,760
0,0124
1,690
1,687
0,00046
1,488
1,516
1. Dolezalek, Die Théorie des Bleiaccumulators, p. 38.
138 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Les difTérences, qui sont très faibles, atteignent au maximum
1,5 0/0 pour la dernière détermination, par suite d'une dissociation
plus avancée de Tacide, qui fait qu'on aurait dû prendre ici une
valeur de v plus grande.que 2,22.
En appliquant la formule trouvée à des solutions de plus en plus
étendues, on remarque aisément que la force électromotrice calculée
atteindrait rapidement une valeur nulle, puis négative. En pratique,
on n'obseive pas ce fait par suite d'une concentration minîma, au-
dessous de laquelle on ne peut descendre à cause de la dissociation
du Eulfate de plomb, et dont la limite est justement donnée par la
solubilité de ce dernier.
D'après cela, on peut déterminer facilement le degré de dissociation
hydrolytique du sulfate de plomb.
C'est ce que fait Doiezalek, en mesurant d'abord la force électromotrice
d'un accumulateur dont l'électrolyte est une solution de sulfate de plomb
pur renouvelée deux fois par jour. Après deux semaines, la force électro-
motrice atteignait la valeur constante de i ,25 volt à 0° C.
En portant dans l'équation (2) cette valeur ainsi que la valeur trouvée
1,488 volt pour la concentration 0,00046 normale, on en déduit pour la
valeur c^ du sulfate de plomb :
c^ =1 2,0 . 10-5 molécules par litre.
El comme d'autre part, d'après les mesures de conductibilité de Kohl-
rausch et Rose^ et les déterminations analytiques de Frésénius^, la solu-
bilité du sulfate de plomb est de 41 milligrammes par litre, ou 1,3 . iO~^
molécule par litre, le degré de dissociation du sulfate de plomb sera
égal à :
2 10 ~*
,? soit environ 15 0/0.
Pour la détermination de la dissociation électrolytique de l'eau pure,
on ne peut opérer directement à cause de l'hydrolyse du sulfate de plomb.
Doiezalek tourne la difficulté en remplissant l'accumulateur avec une
lessive de soude saturée d'oxyde de plomb. Dans ce cas, par le fonctionne-
ment de Téiément, s'opère la réaction :
PbO» + Pb + 2H20 = 2Pb (OH)^.
En appelantpi etp^^- les tensions de vapeur de deux solutions différentes
et en raisonnant comme précédemment, on obtient:
E^ - E, = RT lognép ^ = '^ (c, - c,) = 0,ZAO-^T [c^ - c,).
1. Wied. Ann., L, 135; 1893.
2. \Vie(i.Ann.,U\,p. 125.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
139
Il résulte de là qu'avec Teau pure (c^ = o) la force éleclroraolrice ne
diffère (en plus) que de 1 . 10""* volt environ de celle obtenue avec une
lessive 0,1 normale. Comme, avec une telle solution, on obtient expéri-
mentalement la valeur 0,8 volt à 0<» G., en portant cette valeur dans Téqua-
tion (2), ainsi que la valeur 1,472 volt correspondant à la concentration
0,00046 normale, et en faisant v = 3, on trouve pour la dissociation de
Teau à 0« C. :
f, =: 0,33 . 10-7 molécule par litre.
Kohlrauscb et Heydweiller * ont donné, d'après les mesures de conduc-
tibililé, la valeur comparable c^ = 0,35 . 10~ ^
Variation du potentiel de chaque électrode avec la concentration de
Facide. — f* Déterminations expérimentales. — Dans leurs premières
expériences, Gladstone et Hibbert^, laissant la plaque négative en
plomb spongieux dans un acide de densité 1,098, soit 14 0/0
d acide, firent varier la concentration autour de la plaque PbO* et
obtinrent les résultats donnés par la courbe II {fig. 26) et le ta-
bleau 39 suivant :
TABLEAU 39
ACIDE AUTOUR DE LA PLAQUE Pb0«
FORCE ÉLECTROMOTRICE
Ul TOLTB
btx&ixt
ACIDK in 0/0
1,045
1,065
1,080
1,115
1,157
1,217
1,254
1,335
1,53
1,75
6,5
9,0
li,5
16,2
21J
29,2
33,7
43,0
63,0
81,0
1,926
1,932
1,939
1,949
1,963
1,986
2,013
2,06i
2,22
2,33
Pour les deux dernières observations, 1 acide autour de la plaque Pb
était à la concentration 23 0/0.
D'autres expériences furent faites par ces deux auteurs.
Les résultats en sont donnés par les deux tableaux 40 et 41.
Le premier se rapporte aux plaques négatives, celle de concen-
tration faible constante étant électrode positive par rapport à Tautre.
1. \\ted.Ann,,U\\y p. 209; 1894.
2. Lumière électrique, t. XLV, p. 188.
uo
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Le deuxième tableau se rapporte aux deux positives, celle corres-
pondant à la concentralion faible constante étant électrode négative
par rapport à Tautre.
TABLEAU 40
ACIDE
AUTOUR DE LA PLAQOB
ACIDE
Al'TODR DE Là PLAQUE
FORCE ÉLECTROMOTRICE
Pb POSITIVB
Pb KÉOATIVE
0,2 0/0 de SO»Ha
0,65 0/0deSO»H>
0,036
—
1,35 —
0,047
—
2,85 —
0,060
—
5,5
0,066
—
10,5 —
0,082
—
14,5
0,094
—
18,0 —
0,102
—
22,5 —
0,109
—
36,5 -
0,150
—
48,0 —
0,164
—
57,5 —
0,204
—
85,5 —
0,247
"^
98,0 —
0,256
TABLEAU 41
ACIDE
AUTOUn DE LA PLAQUE
ACIDE
AUTOUR DE LA PLAQl'E
FORCE ÉLECTROMOTRICE
PbO^ NÉGATIVE
Pb02 POSITIVE
EM VOLTS
0,2 0/0 de SO«Ha
0,65 0/0deSO*H2
0,054
—
1,35 —
0,072
—
2,85 —
0,095
—
6,5 -
0,107
—
10,5 —
0,134
—
14,5 —
0,150
—
18,0 ~
0,158
—
22,5 —
0,168
—
36,5 —
0,215
—
48,0 -
0,281
—
57,5 —
0,3^9
—
85,5 —
0,537
~
99,0 —
0,643
Les courbes I et II de la figure 28 donnent l'allure des variations;
la courbe en pointillé, qui est la somme des deux, représente la
variation de force éleclromotrice pour le couple :
PbO* I Pb dans des acides de concentration variable.
FORCE ELECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
141
En prenant comme origine la concentration correspondante à la
densité 1,043, pour laquelle, d'après Dolezalek, le coefficient de tem-
100
80
20
60 40
7oH*SO*
"G. 28. — Ck>urbes de variation de la tension avec la concentration de Tacide.
peralure est nul, nous avons déterminé les forces électromotrices
des couples :
Pb Acide sulfurique de densité 1,043 | Pb Acide sulfuriquede densité variable
et
ï^bOs Acide sulfurique de densité l,0i3 | PbO« Acide sulfurique de densité variable.
Les électrodes étant exemptes de tous produits secondaires de
* électrolyse, nous avons ainsi trouvé les valeurs exprimées dans les
deux tableaux 42 et 43.
TABLEAU 42
DENSITÉ CONSTANTE
DE l'acide
D'tJNX DES ÉLECTRODES
EU Pb sponciEL-x
DENSITÉ VARIABLE
DE l'acide
DE l'autre Électrode
E.X Pb SPOSGIBOX
FOROK ÉLECTROMOTRICE
DO COUPLE EN VOLTS
1,043
»
»
1,043
1,071
1,114
1,195
1,302
1,460
0,000
0,014
0,030
0,052
0,081
0,118
142
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La plaque de plomb spongieux dans Taoîde de densité constante
formait dans tous les cas Télectrode positive du couple mesuré.
TABLEAU 43
DENSITÉ CONSTANTE
DE l'aCIDB
d'oNB DBS éLKCTRODBS
DB Pb02
DENSITÉ VARUBLE
DE l'aCIDB
DE l'autre Électrode
Bit Pb BPOWOIEUX
FORCE ÉLECTROMOTRICE
DU COUPLE m T0LT8
1,043
»
»
»
1,043
1,071
1,114
1,195
1,302
1,460
0,000
0.015
0,031
0,067
0,131
0,217
La plaque de peroxyde dans Tacide de densité constante formait
dans tous les cas Télectrode négative du couple mesuré.
Streintz * a également déterminé les différences de potentiel entre
les électrodes de Taccumulateur dans des concentrations d'acide
variables et une électrode en zinc contenue dans un vase poreux
rempli d'une solution concentrée de sulfate de zinc. Il trouva ainsi
que, dans ces conditions, le potentiel de l'électrode PbO' croît avec
la concentration, tandis que celui deTélectrode Pb diminue. Streintz
donna ainsi les deux formules empiriques :
Vd = 2,3275 + 0,5925 (d — do),
pa = 0,4775 — 0,3245 {d — do),
P^ et2}rf exprimant les différences de p3tentiel entre les électrodes
PbO^ et Pb et l'électrode supplémentaire en zinc, rf étant la densité
de l'acide et d^ celle de l'eau pure.
2** Bëierminaiions théoriques de Dolezalek. — Dolezalek * a étudié
séparément chacune des électrodes en employant l'électrode supplé-
mentaire-hydrogène, puis l'électrode supplémentaire-mercure.
Nous avons vu précédemment qu'en prenant une lame de platine
platiné chargée d'hydrogène on obtient deux éléments galvaniques
dont les réactions sont :
Pb02 + H» + H2S0^
Pb + HaSO* ^Z
ï:5PbSO« + 2HaO,
, H» + PbSO».
1. Wied.Ann., t. XLÏX, p. 564; 1893.
2. Zeitschrift f. Eleklrochemie, 25 mai 1899; — Éclairage électrique, t. XXIII,
p. 50.
FORGE ÉLECTROMOTRIGE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
143
Comme le sulfate de plomb se présente sous la forme solide,
la variation dans Télectrolyte consiste en une absorption de H^SO*,
dans les deux cas, et, en plus, une formation de!2H^0 pour Télément
PbO*. Il en résulte que les variations de force électromotrice avec
la concentration doivent seulement différer dans les deux cas de
Ténergie de formation de H^O. Ce que Ton peut écrire en appelant e
la force électromotrice de l'élément H*-PbO* et e' celle de Télé-
ment H*-Pb :
.a
£2.
Ac — Ae' = RT log«ép ^ = 1 ,98 . 10"^ T log ^,
w
Pour la vérification expérimentale de cette formule, Dolezalek
a employé le dispositif de Télectrode supplémentaire-hydrogène
précédemment décrit (Voir fig. 22).
Dans le tableau 44, qui donne les résultats obtenus, les valeurs
de A6 furent calculées d'après les valeurs mesurées de Aa' et p, et les
valeurs Ae' d'après les mesures de Ae et p. Les différences ainsi obte-
nues étaient ajoutées à la valeur du numéro III prise comme base.
TABLEAU 44
NUMÉROS
DENSITÉ
DB l'acide
à lô- c.
H«S04 0/0
TENSION
DB TAPBUB
pàO*C
eD mm. hg
FORCE ÉLECTROMOTRICE EN VOLTS 1
4.0- C. n
Pb02-HS
Pb-H-i 1
mesurée
calculée
mesurée
calculée
!
11
m
IV
V
1,033
1,064
1,141
1,192
1,428
4,86
9,33
19,76
26,36
52,93
•
4,R5
4,45
4,02
3,68
1,24
1,610
1,617
l,65i
1,682
1,801
1,604
1,617
(1,654)
1,678
1,791
0,269
0,282
0,317
0,339
0,426
0,275
0,282
(0,317)
0,3 i3
0,436
Les valeurs de p étaient empruntées aux mesures de Dieterici ^
Dans le calcul des forces électromotrices, les erreurs possibles
pouvaient atteindre 0,006 volt ; on voit par le tableau que les diffé-
rences entre les valeurs observées et calculées ne dépassent pas
cette limite.
1. Wied. Ann.,i. L, p. 47; 1893.
144
LES ACCUMITATEURS ÉLECTRIQUES
Par remploi de réiectrode mercure-sulfate mercureux, les réac-
tions deviennent :
PbO> + 2Hg + 2H«S0» »lj| PbSO» + ng>SO» + 2H>0,
Pb + Hg^SO^ »:J| PbSO* + 2Hg.
Comme le sulfate mercureux et le sulfate de plomb se pré-
sentent sous la forme solide, il n'y a pas variation de Télectro-
lyte pour Télément Pb-Ilg; par suite sa force électromotrice doit
être indépendante de la concentration. Seule variera celle du
couple PbO*-Hg. Les mesures exprimées dans le tableau 45
montrent bien Texactitude de cette théorie.
TABLEAU 45
HSS04 0/0
FORCE ÉLECTROMOTRICE EN VOLTS
à 0* C.
PbOî-Hg
Pb-Ug
6,5
i0,2
16,4
0,93
0,95
0,99
0,96
0,96
0,956
3* Délerminations théoriques de Mugdan, — Afin de rechercher Tin-
fluence de la concentration sur chacune des deux électrodes, Martin
Mugdan^ étudie les deux chaînes de concentration :
et
Pb, PbSO*, H^SO» étendu, | H^SO» concentré, PbSO«, Pb,
PbO», PbSO», H^SO» étendu, | H^SO^ concentré, PbSO», PbO».
Il effectue le calcul de la force électromotrice de ces deux chaînes
à Taide de la théorie osmotique de Nernst*.
D'après cette théorie, on sait que, sous Tiniluence d'une force déter-
minée au sein d'une solution, les ions se déplacent avec des vitesses
différentes. Fanion avec la vitesse u et le cathion avec la vitesse t;.
Le travail nécessaire pour transporter la quantité d'électrî-
1. Zeitschrifl fur Eleklrochemie, t. VI, p. 309-320; 7 décembre 1899 ; --Éclairage
électrique.i. XXIII, p. 152.
2. D' Walther Nernst, Die elektromotoriscke Wirksamkeit der Jonen.
FORCE ÉLECTROMOTRIGE DE L'ACCUMUIATEUR AU PLOMB 145
cité -f" ^' du potentiel P^ au potentiel P2 et simultanément — t"
du potentiel P^ au potentiel P, est (P^ — PJ (e' + 9,').
Comme, dans un électrolyte, les quantités d'électricité cheminent
avec les ions, il sera facile de calculer la force électromotrice régnante
entre deux solutions du même électrolyte, quand on connaîtra
le travail nécessaire au transport, d*une solution à Tautre, des ions
liés à la quantité d'électricité :
6' + e' = 1.
Les travaux de Uittorf et, plus récemment, ceux de Kohlrausch,
ont montré que, pour une intensité t, la quantité d'électricité i — ^-
chemine comme électricité positive dans le sens du courant,
v
pendant Tunité de temps, et la quantité i , comme électricité
négative en sens inverse.
Nous aurons donc à faire ici «' = — ; — et «" = — ; — et à calculer
u ■■{- V u -\- V
le travail nécessaire au transport des ions posit ifs liés à g de la
solution la plus étendue à la plus concentrée, et des ions négatifs
liés à i" de la plus concentrée à la plus étendue.
La pression osmotique de Tanion et naturellement aussi du cathion
étant Pi dans une solution et p^ dans Tautre, les deux travaux
considérés seront égaux à :
-^Tsdp et ^-r'vrfp,
w + V./j,j u + vJp^
V étant le volume qu'occupe, à la pression p. la quantité d'anion
(on de cathion) à laquelle est liée la quantité d'électricité -|- 1 (ou — \).
En appelant p^ la pression dans une solution qui contient dans
Tunité de volume la quantité d'électricité -|- ^ (ou — 1) liée au
cathion (ou à Fanion), on a d'après la loi de Mariette :
PV:=::P0,
et la somme des deux travaux donne pour la force électromotrice :
P.-P^ = ^Polog.,.g. (1)
10
146 LES ACCUMUIJLTEURS ÉLECTRIQUES
Pour u > V et p^ > pj, P^ — P, est positif, ce qui signifie que
dans ce cas le courant va de la solution plus concentrée à la plus
étendue.
Pour obtenir P^ — Pj en unités électromagnétiques, il faut expri-
mer Pq dans ces unités.
Considérant qu'un ampère-seconde libère 1,037.10"' grammes
d'hydrogène, la masse d'hydrogène qui cheminera avec la quantité'
d'électricité + i (unités C. G. S.) est :
1 ,037 . idr^ grammes.
Sachant d'autrç part qu'une molécule-gramme d'un corps occu-
pant un volume d'un litre exerce à O^C. une pression osmotique
de 22,35 atmosphères, pour un volume de 1 centimètre cube, la pres-
sion serait 22,350 atmosphères
ou
22350 . 1,033 = 23080 kg par cm>,
ou encore
23080 . 981000 dynes par cm^.
Cette pression correspondant à 2 grammes d'hydrogène pour
1 centimètre cube, on a pour p^ :
23080 . 981000 . 1,037 . 10"* ,^ ^ « x
Po = j (^- Ij- ^-),
ce qui donne, en divisant par 10^ pour avoir la force électromotrice
en volts :
„ _ 0.02347 M — V , Oi ,. .^.
E, - E, = -^-^— —^^ log„,p JJ volts, (2)
à la température 0°C. ; ou bien, en considérant que po est propor-
tionnel à la température absolue T,
„ „ 0,860T u — y . Pi .a-i u /o\
E^ - Ea = -^j— ^^-j^ logoép ^ • iO * volU. (3)
Le facteur 0,860 10 -^ est la « constante électrolytique des gaz »> ;
c'est, comme on voit, la pression dans un espace qui renferme
i gramme d'hydrogène (ou une quantité équivalente d'un autre élé-
ment ou radical) par centimètre cube et à la température de i®
absolu.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'AGCUMUIATEUR AU PI^MB 147
a. Chaîne DB CONCENTRATION Pb, PbSO*, H^SO* étendu | IPSO*
CONCENTRÉ, PbSO*, Pb. — Pour une quantité d'électricité 2F corres-
pondant à 2 grammes d'hydrogène (F = 96540 coulombs), un ion-
gramme SO* disparaît de la solution concentrée sous forme
v
de PbSO* ; par contre, une quantité ■ ions-grammes SO* passe
par migration de la solution étendue à la solution concentrée.
La diminution des anions devient donc :
. r u .
1 — — ; — = — ; — lons-gmmmes.
D'autre part, 2 , ions-grammes H cheminent dans le sens
positif.
U passe donc, de la solution concentrée à la solution étendue,
cathions et — ; — anions, soit en tout 3 — ; — ions-
grammes, par le passage de 2F.
Les concentrations Pi et p^ étant exprimées en molécules-grammes
par litre, la force électromotrice est :
6, Chaîne de concentration PbO^, PbSO*, H^SO* étendu |
H*SO* concentré, PbSO*, PbO^. — Ici le courant va de la solution
étendue à la solution concentrée.
Dans la solution concentrée, 1 ion-gramme SO* disparaît par suite
V
de la formation de PbSO* ; de plus , ions-grammes SO* che-
minent dans le sens négatif. La diminution totale des anions à
la solution concentrée est :
1 4- — ; — = 2 — — ; — ions-grammes ;
' u + v u + V °
O^, étant disponible au pôle positif, se lie à 4H ; il disparaît donc
de la solution concentrée 4 ions-grammes H ; comme d'autre part
2 ions-gram mes H cheminent dans le sens positif, la diminu-
tion totale des cathions dans la solution concentrée deviendra
4-2-^=2(2--^).
148 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Il en résulte que, par le passage de la quantité d'électricité 2F,
il passe 3^2— , j ions-grammes de la solution concentrée à
la solution étendue.
Ce qui donne pour cette partie du travail :
"' = + l(«-rfr?)<'-««-*»"'T'»«-'S-
De plus, par suite de ta production de 2H^0 à Tanode, il convient
d'ajouter le travail de transport de ces 2 molécules d'eau, soit
na=+0,86.10=»Tlognép^»
e, étant la concentration des molécules d'eau dans la solution éten-
due, et c, dans la solution concentrée.
Si on ne considère que des électrolytes étendus, cette dernière
valeur est faible, et on peut remplacer avec une approximation suffi-
sante logoép -^ par -^ *•
1 000
On peut remplacer également c par -73 3p, 3p exprimant le
10
nombre d'ions par litre d'électrolyte.
Il vient alors dans le cas de dilution suffisante :
£3 _ 3(p^-y).,) _ 3(p^~p^)
*''^"*Pc4- c^ - 55,0 '
et
lia = 3 . 0,86 . 10-^T . 0,018 (p, - p,)-
La force électromotrice de la chaîne doit donc avoir pour valeur :
IIp,o^ = II, + n, = 3 . 0,86 . 10-n^ [i (2 - j^)
logoép^ + 0,018 (p,--p2)l- (2)
P2 J
c. Vérifications expérimentales. — Les équations (i) et (2) furent
vérifiées expérimentalement par M. Martin Mugdan, en mesurant la
FORCE ÉLECTROMOTRIGE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
149
force électromotrice entre solutions de dîfTérentes dilutions à Taide
d'un millivollmètre de précision Siemens et llalske.
Le tableau 46 donne les valeurs comparatives des forces électro-
motrices observées et calculées.
TABLEAU 46
CONCENTRATION
DES BOLOTIOMB
CD gramineB-DoIéeules par lilre
1_1
8 32
2__ 3^
4 32
16 32
±_±
8 16
i. — i.
4 8
±_±
2 4
gr.-mol .
FORCES ÉLECTROMOTRICES
BN VOLTS AUX NiOAnVEB
observées
— 0,0308
— 0,0462
— 0,016
— 0,015
— 0,017
— 0,021
— 0,0315
calculées
0,0329
0,0494
0,0165
0,0165
0,0165
0,0165
0,0165
FORCES ÉLECTROMOTRICES
Zy VOLTS AUX POSITIVES
observées
calculées
0,0444
0,0446
0,0664
0,0676
0,023
0,0224
0,0225
0,0225
0,021
0,0227
0,029
0,0231
0,052
0,0238
La température était 17* C. Pour le calcul,
fut pris égal
u -{- V
à 0,85, chiffre moyen pour les concentrations de 2 à 5 0/0. D'autre
part, à cause de la dissociation incomplète, le facteur 3 fut remplacé
par 2,â2, qui résulte de la détermination du point de congélation
de Loomis.
La concordance est reniarquable pour les solutions étendues;
Téquation n'est plus valable pour les solutions concentrées.
Le variation de la force électromotrice de l'élément avec la con-
centration est donnée par
n = Hpbo* — npb = 3 . 0,86 . 10-»T flogaép ^ + 0,018 (p^ — Pa)l ,
150 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
équation identique à celle trouvée par Dolezalek^ pour les solu-
tions étendues.
Le tableau précédent montre que la variation de la force électro-
motrice avec la concentration est 1,4 fois plus grande à la positive
qu'à la négative.
4* Résumé, — Afin de permettre la comparaison des différentes
valeurs données précédemment sur la variation du potentiel de
chaque électrode avec la concentration de Tacide, nous avons
résumé, dans le tableau 47 ^, les valeurs des variations de
force électromotrice à la cathode et à Tanode, en fonction de la
concentration de Tacide, la densité 1,044 étant prise comme ori-
gine.
Ces valeurs représentent par conséquent les forces électromotrices
des couples
et
PbO*^ acide de densité 1,0U | acide de densité variable, PbOa
Pb acide de densité i,044 | acide de densité variable Pb.
1. Voir p. 135 de ce Traité.
1. Les valeurs exprimées ici ont été obtenues par interpolation d après les
mesures des différents auteurs, mesures données précédemment. Les nombres
suivis de env. se rapportent à un point extrapolé. Quant aux signes qui pré-
cèdent ces différentes valeurs, ils se comprennent aisément puisque les tensions
cathodique ou anodique augmentent avec la concentration, et qu'on a pris ici
comme origine la densité 1,044 qui correspond, comme on sait, au point où le
coefficient de température déterminé par Dolezalek est nul.
FORCE ÉLKGTROMOTRIGB DE LAGCUMULATKL'R AU PLOMB
151
0
<
fiS
<
T
S
H
o
s
o
1
^i«
cS
co
co
ifi
1 i
O
o"
o
1
o"
1
o
1
o
o
1
^
^
o
co
^^
.^
**
i
1=
3
1
o
1
o
o
o
.s
o
o
o
art
O
O
Q
o
ce
^H
co
co
O
art
'W*
1^
n
s
^4
co
**
art
l'-
00
O
^H
O
o
o
o^
o
O
o
o
^4
^4
>
O
ce
5
U
o
©"
1
o
1
1
o
1
o
1
o
1
o
1
o
1
O
[
g
i
1
1
1
1
1
1
1
1
w
•<
M
Q
^H
r-
©1
91
1-
rr
s
t^
co
l3
1
•«H
T*
n
art
r-
o
t^
^*
o
O
o^
O^
o
^
^H
©1
13
in
$
o
o
o'
o"
o"
o
o"
o
o
o"
1
1
l
i
ë
o
flC
y
\
1
H
i
o
o
o"
1
1
co
1
i
©
1
1
£
d
s
g
^f^
s
o
(M
os
:*
S
s
g
o^
O
o^
o
o
O^
^
<
©
o"
o
o
o
o
o"
o
u.
i
1
o>
r-
Q
Oi
•*
00
o>
1^
cO
r-
co
r-
M
S
o
§
' g
•«H
o
co
o
S
§
ô
g
S
©"
o"
o"
o
o"
o
o
o
o
O
O
o
B
o
1
1
1
1
1
1
1
1
1
s <
1
1
1
1
1
1
1
1
1
co
aA
Q
^
Vi
s
><•
art
co
o
o
o
^1*
«
^^
(M
art
r-
o>
co
l^
9
O^
o^
o
o
O
o
o
^H
^4
û
•«
^
o
o
O
• O
o"
o"
o"
o
o
©"
o
o
o
"
1
1
_
s
i
M
o>
o
00
CD
•^
00
**
00
a»
00
î2
c
o
^rt
r^
o»
00
art
-«
co
•*
o
«•
d
^H
G^l
co
-*
art
00
a
g
et
2
tj
O
8
O
2
o>^
r*^
<N
00^
®1
(Tl
*^
t^
co
co^
-*^
en
s
^rt
«cT
oT
o"
co
<n
oo"
-*
^*
00**
art"
s
9
2
^H
^H
(N
(N
co
-*
^
art
1
O
o
Os^
-*
o^
o^
o^
O^
o
O^
o^
O
•^
i
o
^4
art
00
o"
art
d"
art
o"
art*
o"
art
3^1
(N
co
co
-*
^
l
M
^
•r-
^
co
art
o
<N
O
co
O
co
co
O
•»
s
^
«o
r^
CD
^rt
co
(M
oc
art
a
2
•s
l
O^
o
o^
•"l^
<N
oi
CO
co
-•+^
Cl
*J
^rt
^*
^-
^H
-rT
c
BOBS
^g^
55355
Bsas
=5H
=ss
s=
=s—
152 LES AGGUMUIATEURS ÉLECTRIQUE»
Les valeurs données par les différents auteurs sont, en général,
assez concordantes. L'accord avec les valeurs théoriques est un peu
moins satisfaisant, parce queles équations de Mugdanne s'appliquent
qu'à des solutions étendues, d'une part, et que, d'autre part, elles ne
tiennent pas compte de la correction due au terme d'Helmholtz
(coefficient de température).
Cette dernière correction ne peut être actuellement calculée pour
chaque électrode, car on ne connaît pas encore la partie du coeffi-
cient de température imputable à la positive et à la négative.
Il serait désirable que des expérience s précises fussent entre-
prises à ce sujet.
Quoi qu'il en soit, on peut constater que c'est encore la théorie
de la double sulfatation qui s'accorde le mieux avec les résultats
d'expérience. S'il n'y avait pas sulfatation de lapositive pendant la
décharge, comment expliquerait-on, en effet, la variation du potentiel
de l'anode en fonction de la concentration, variation queVexpérience
de même que la théorie nous montrent un peu supérieure à celle
du potentiel de la cathode ?
Variation de la force électromotrice avec la pression extérieure. —
On a souvent parlé de l'augmentation de la force électromotrice de
Taccumulateur avec la pression. C'est là une erreur et il paraît
bien démontré maintenant qu'il y a diminution.
Le D' Friedrich Dolezalek* calcule cette influence de la façon
suivante : il suppose deux accumulateurs mis en opposition et
ayant exactement les mêmes conditions de densité d'acide, tempé-
rature, etc.
Seulement, sur l'élément i règne une pression p^, et sur l'élé-
ment 2 une pression P2 un peu plus grande.
Si la force électromotrice Ej de l'élément 2 est plus grande que
E^, nous pourrons emprunter au système une certaine quantité
d'énergie, dont la différence de potentiel E, — E^ sera la cause. Si
nous laissons passer une quantité d'électricité égale à 96.540 cou-
lombs, nous engagerons 1/2 molécule- gramme de Pb et de PbO',
et nous obtiendrons, dans le circuit extérieur, un travail utilisable A4
qui aura pour valeur :
A| — - 96540 (E2 — - E,) watt-seconde,
1. La Théorie de V accumulateur au plomb, du D' F. Doiezalek, 1901, p. 55; —
Eclairage électrique, t. XXVII, p. 481.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEirR AU PLOMB
153
qui représentera une décharge de Télément 2 et une charge de 1.
Dans l'élément 1, on aura formé 1/2 molécule-gramme Pb,
1/2 molécule-gramme PbO* et 1 molécule-gramme H*SO* ; et dans
l'élément 2, 1 molécule-gramme PbSO* et 1 molécule-gramme
H*0. Le travail des réactions chimiques est donc nul, puisque les
éléments ont même concentration, et le travail électrique produit ne
provient que de la pression extérieure.
Si on appelle At» la variation du volume qui résulte de l'échange
d'une demi-molécule-gramme de matière active, le travail tiré de
Taccumulateur 2 a pour valeur Pj^^» ®^ ^^^^^ consommé dans Taccu-
mulateur 1, p^tiv.
En exprimant v en litres, p en atmosphères, le travail Aj utilisé
pour la production du courant est égal à :
Aj = 101,3 (P'i — Pi) Av watt-seconde.
L'égalisation de l'énergie électrique et de l'énergie mécanique
donne
A, = A^.
D'où
Ea — E, = 1,04. 10-» (P2 — P«) ^^ volt. (1)
Pour calculer la variation Ai?, on peut se servir des chiffres du
tableau 48.
TABLEAU 48
CORPS
DENSITÉ
VOLUMES 1
de
en cm3
Pb
PbO»
PbSO*
H2S0<
H20
11,38
8,91
6,23
2,73
1,00
1 /2 moL-gr.
1/2 .>
î »
1 >»
1 »
9,10
13,41
48,7
35,86
18
La valeur 2,73 représente la densité apparente de l'acide sulfu-
rique dans une solution à 20 0/0 ; son élévation provient de la forte
contraction du volume qui a lieu par le mélange d'acide sulfurique
et d'eau.
Des nombres exprimés dans ce tableau, on déduit que le volume
15i LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
de matière active atteint 58''"',37 avant la réaction et 66"»^,7 après ;
la variation de volume B*élève alors à :
Av=: — 8,3 .10-3 litres,
le volume augmentant par la décharge et diminuant par la charge
d'environ 0*'"*,3 par ampère-heure.
Mais la valeur de Ao ainsi obtenue est incertaine par suite d'assez
fortes variations des poids spécifiques des corps contenus dans le
tableau ci-dessus.
Aussi Fauteur a-t-il déterminé par une mesure directe la variation
du volume. Il enfermait pour cela un petit accumulateur ayant de
Tacide à 20 0/0 dans un vase en verre, et il lisait sur un tube calibré
Taugmentation de volume qui résultait après débit d un ampère-
heure, la température étant maintenue rigoureusement constante.
Il trouvait ainsi une augmentation de volume de 0*'"^,42 par ampère -
heure déchargé, ce qui donnait pour At? la valeur :
Ar=— 11 . 10-3 litres.
Si on porte cette valeur dans Téquation (i), il vient :
Eâ — E< = — 11,4. 10-fi ip-i — Pi) volt. (2)
On peut conclure de cette équation qu'une élévation de la pres-
sion extérieure n'augmente pas, mais abaisse la force électromotrice
d'une quantité égale à 0,0011 volt par 100 atmosphères.
Gilbault ' a mesuré la variation de force électromotrice avec la
pression. Par Temploi d'acide à 8,8 0/0, il a trouvé une diminution
deforceélectromotricede0,0012 volt, pour une élévation dépression de
100 atmosphères, chiffre en accord avec celui donné par la théorie.
L'augmentation de pression agirait, au contraire, favorablement
sur la capacité, si celle-ci, dans le cas de l'accumulateur au plomb,
provenait de l'occlusion des gaz hydrogène et oxygène dans les
électrodes. Comme cette action est insignifiante, nous n'aurons
pas à considérer dans la suite l'iftfluence de la pression sur la capa-
cité.
Variations de la tores électromotrice pendant les différents états de
raocumulateur. — i" Explications de Gladstone et Hibhert. — A la fin
1. Comptes rendus, t. GXIII, p. 463; 1891.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
155
de la charge de raccumulateur au plomb, la force électromotrice est
très instable. Gladstone et Hibbert * mesurèrent celle-ci et obtinrent
Fallure donnée par les courbes de la figure 29, qui indiquent la varia-
1 — " — r — I — I — I — \ — ï T"
' ! 1 1 — I 1-
I I !
:5l.4|_j_-}_-|--^ -l-^-i-t-l
2S
S 10 15 20
Temps en minutes
FiG. 29. — Variation de la force électromotrice à la fin de la charge.
tion de force électromotrice à circuit ouvert dans les premières
minutes qui suivent Tarrét de la charge. Chaque courbe est affectée
d'un nombre qui indique la teneur de Tacide environnant la plaque
positive, la plaque négative se trouvant, dans tous les cas, dans un
liquide à 18,5 0/0 d*acide.
Débutant dans tous les cas à une valeur très élevée, sensiblement
la même, 2,58 à^,60 volts, la force électromotrice baisse très rapide
12 14-
Temps en heures
Fio. 30. — Variation de la force électromotrice pendant la décharge.
ment et d'autant plus queVacide est plus étendu ; pour tendre vers une
valeur constante qui est la force électromotrice du couple PbO^ | Pb
dans Tacide de la concentration indiquée, d'autant plus élevée,
ainsi que nous Tavons vu dans le précédent chapitre, que la concen-
tration est plus grande.
Pendant la décharge et pendant la charge, la force électromotrice
varie selon Tallure des courbes des figures 30 et 31 données par
Ayrton.
1. Philùsophical Magazine, 1890, p. 168.
156 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Gladstone et Hibbert attribuent ces variations de la force électro-
motrice aux variations qui se produisent dans la concentration
de Tacide environnant les électrodes. Le chapitre précédent nous
a montré la dépendance de la force électromotrice avec la densité
de Tacide. Il est donc évident que, s*il est démontré que Tacide
OZ.1
2 1
',nlr . I I I ! ■ I I I I I I . I I
2 4 6 8 10 12 14-
Temps en heures
FiG. 31. — Variation de la force électromotrice pendant la charge.
environnant les plaques peut varier de concentration, il s'ensuivra
nécessairement une variation de la force électromotrice.
Gladstone et Hibbert ont étudié les variations qui se produisent
dans la concentration de Tacide environnant les plaques pendant les
différents états de Taccumulateur.
a) Pendant la charge. — Étant donné que Taction chimique de
la charge peut être représentée par 1 équation :
PbSO^ + H20 ... H20 + PbSO^ = Pb02 + H^SO» ... H«SO* + Pb,
il est bien évident que, pendant la charge, il se formera de Tacide
sulfurique dans les pores des deux plaques pendant que de Teau
disparaîtra.
A celte première cause, qui produit les mêmes effets aux deux
électrodes, il convient d'ajouter que, par suite du phénomène bien
connu, lorsqu'on électrolyse une solution sulfurique, il y a augmen-
tation de la concentration autour de la positive et diminution autour
de la négative. De la première, on voit en effet descendre une couche
d'acide qui, plus dense, tend à gagner le bas du bac.
Ce fait connu fut d'ailleurs vérifié de la façon suivante:
Deux plaquettes formées, lune positive, l'autre négative, furent
placées chacune dans un vase poreux contenant environ 30 centi-
mètres cubes d'acide. Ces vases étant introduits dans un grand réci-
pient renfermant de l'acide de même densité, on fit passer le cou-
rant et on constata qu'après deux heures la concentration avait
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 157
augmenté de 3 0/0 dans le vase positif et diminué de 1 0/0 dans le
vase négatif.
La diffusion tend à égaliser les concentrations; mais, étant donnée
la nature capillaire des interstices, il est concevable que, vers la fin
de la charge, une couche fine d'acide concentré recouvre la posi-
tive.
b. Pendant le repos. — A la fin de la charge, la plaque positive
est composée de peroxyde de plomb imprégné d'acide plus con-
centré que celui du liquide. Pendant le repos, trois causes viennent
affaiblir la concentration autour de la positive :
1"* La diffusion, rapide au début, plus lente ensuite, qui subsiste
jusqu'à l'égalisation des concentrations ;
2* L'action locale qui, ainsi qu'on le verra plus loin, s'exerçant
entre le PbO* et son support en Pb, donne lieu à la réaction :
PbOM- H^SO» + H^SO» + Pb = PbSO» +^2q 4. h^G -f PbSO»,
d'où il résulte une absorption de l'acide et son remplacement par de
Teau. Cette action locale se continue pendant très longtemps et tend
à maintenir la concentration dans les pores de la matière active posi-
tive, un peu plus faible que celle du liquide, malgré la diffusion
inverse ;
3* L'action chimique du peroxyde sur l'eau oxygénée qui se forme
à la fin de la charge. La réaction suivante :
PbO» + H203 = PbO + H^O + 0»,
qui se produit, donne naissance à l'oxyde PbO, qui se sulfate ensuite
et diminue ainsi la concentration de l'acide au pôle positif.
Sur la plaque négative, pendant le repos, il y a action chimique
directe du plomb sur l'acide sulfurique, d'après l'équation :
Pb + H2S0^=PbS0» + Ha,
d'où il résulte un affaiblissement graduel de la concentration dans
les pores de la négative, affaiblissement que ne parvient pas à com-
penser la diffusion par suite de l'occlusion dans les passages capil-
laires, des bulles d'hydrogène qui se forment.
c. Pendant la décharge. — Aux phénomènes déjà décrits pendant
le repos vient s'ajouter la réaction ordinaire de la décharge :
PbO> + H^SO» + H2S0* + Pb = PbSO» + H20 + H^O + PbSO«,
dans laquelle Pb est le plomb spongieux de la négative.
158 LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
Aux deux électrodes, il y a donc absorption d'acide sulfurique et
production d'eau.
A la positive, la diminution de la concentration sera plus rapide
qu'à la négative, par suite du transport électrique de H'SO* de la
plaque PbO' à la plaque Pb, qui a lieu en sens inverse de celui de
charge.
Dans les pores des deux plaques, la concentration diminuera de
plus en plus, la diffusion ne se faisant que très lentement, et de plus
le sulfate de plomb formé venant boucher les pores. Lorsque la con-
centration est trop affaiblie, il peut même se former sur les plaques
un corps blanc auquel Gladstone et Tribe attribuent la composition
2PbSO^PbO.
d. Pendant le rbpos après décharge. — Après décharge, la
diffusion tend encore à ramener l'égalisation des concentrations.
e. Conclusions. — Les variations de concentration de l'acide
dans les pores de la matière active étant ainsi démontrées, il est
bien évident que la force électromotrice suivra des variations
correspondantes, d'après ce que nous avons vu au chapitre précédent.
Analysons, avec Gladstone et Hibbert, les deux courbes (/î^. 31
et 30) de force électromotrice en charge et en décharge. Pendant la
charge, il se forme continuellement de l'acide sulfurique par suite
de la décomposition du sulfate aux deux électrodes ; l'acide envi-
ronnant les électrodes devient ainsi de plus en plus concentré, sur-
tout à la positive. Il s'ensuit, au début de la charge, une augmen-
tation rapide de la force électromotrice. Par suite de la tendance de
l'acide concentré à descendre et de la diffusion, un point sera alors
atteint où la production d'une nouvelle quantité d'acide à l'électrode
sera compensée par sa dispersion. Ainsi se comprend la deuxième
partie AB de la courbe, pendant laquelle la force électromotrice ne
croît plus que très lentement, par suite de l'augmentation progres-
sive de concentration de l'acide intermédiaire.
En partant d'un acide extérieur à 24,6 0/0, correspondant à la
force électromotrice initiale, on déduit des mesures de Gladstone et
Hibbert, sur la variation de la force électromotrice avec la concen-
tration, que l'acide doit avoir au point A, pour lequel E = 2,10 volts,
la concentration 40 0/0, alors que Tacide intermédiaire est resté à
24,5 0/0. En B, la concentration autour des plaques serait 45 0/0,
le liquide intermédiaire ayant monté à 27 0/0. La concentration
atteindrait ensuite 55 et même 66 0/0 à la surface des matières
actives, quoique le liquide intermédiaire n'ait pas beaucoup varié.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
159
A la décharge, Tacide doit s'afTaiblir rapidement par suite, d'une
part, de la diffusion et, d'autre part, de la formation de sulfate de
plomb jusqu'à ce que les pertes soient réparées par lacide intermé-
diaire. Ainsi s'explique la chute de la force électromotrice dans les
premières minutes {fig, 30). Après une demi-heure, elle a pour valeur
2,03 volts, correspondant à une teneur d'acide de 25 0/0 autour des
plaques, tandis que le liquide intermédiaire est à 27,8 0/0. Il se
produit ensuite une diminution lente de la force électromotrice qui
atteint, après huit heures, la valeur 2,00 volts correspondant à
22 0/0 d'acide pendant que l'acide extérieur est encore à 26 0/0. Le
liquide environnant les plaques s'affaiblit alors plus rapidement, et,
quatre heures plus tard, la force électromotrice obtenue, 1,92 volt,
n'indique plus qu'une concentration de 7 0/0, alors que le liquide
extérieur est seulement descendu à 23 0/0.
Dans le tableau 49 ont été consignées les valeurs de la densité de
l'acide intermédiaire aux différents points de la charge et delà
décharge.
TABLEAU 49
AU POINT
DENSITÉ DE L'ACIDE
INTERHioiAlHK
HÎÎS04 0/0
A de la charge
B -
C —
D -
A' de la décharge
B' —
C —
i,i:8
1,198
1,201
4,206
1,205
i,i89
l,i80
24,5
27,0
27,4
28,0
27,8
25,9
24,8
Lorsque l'élément est resté assez longtemps au repos après la
charge, l'allure de la courbe de décharge se modiiie. Dans les
courbes de la figure 32, dues aux expériences d'Ayrlon, 20 et 21
représentent une décharge après repos et la charge suivante, tandis
que 18 et 19 sont ces deux courbes normales. Dans le premier cas,
il y a relèvement delà force électromotrice au début de la décharge,
ce que Gladstone et Hibbert expliquent par une attaque de la plaque
négative par l'acide pendant le repos, d'où résulte un dégagement
d'hydrogène qui vient boucher les pores et tend à s'opposer à la
diffusion de l'acide plus concentré de l'extérieur vers l'intérieur de
la plaque. Par suite, la force électromotrice est faible au début de la
160
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
décharge; mais, comme alors Teffet de la décharge est d'enlever cet
hydrogène, la diffusion se fait et la force électromotrice remonte.
Gladstone et Hibbert attribuent exclusivement aux variations de
concentration les variations de la force électromotrice. L'expérience
leur a montré que l'addition d'eau oxygénée au liquide d'un élément
avait pour effet une faible réduction (0,02 volt) pouvant être parfai-
tement attribuée à la dilution de l'acide. D'autre part, afin de recher-
cher l'influence de toute autre forme possible de l'oxygène actif, ils
chargèrent un élément divisé par un cloisonnement et contenant de
l'acide à 20 0/0. Une minute après l'arrêt de la charge, la force
électromotrice avait pour valeur 2,185 volts. A ce moment, on inter-
changeait les plaques de façon à plonger la plaque négative dans le
liquide contenant les produits suroxygénés (eau oxygénée, acide
Décharge aveclOampères Charge avec Sampères
2.4.
^î
1,8
ZA
2,2
2.0
1.8
024-68 10 0 24-68 10 12
Temps en heures
Fio. 32. — Forces électromotrices en décharge et en charge.
persulfurique, etc.). La force électromolrice décroissait d'après les
valeurs suivantes du tableau 50.
TABLEAU 50
TEMPS ÉCOULÉ '
FORCE ÉLECTROMOTRICE
DKPUI8 l'Échange des plaque»
en minutes
BN VOLTS
1
2,163
6
2,081
8
2,078
10
2,066
i2
2,063
15
2,055
22
2,044
45
2,031
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 161
Ces valeurs, représentées par la courbe poiniillée de la figure 29,
montrent qu'il n'y a pas de différence appréciable avec Tallure nor-
male, etque, par conséquent, les produits suroxygénés n'ont pas d'effet
sensible sur la négative.
En additionnant de persulfate de potasse le liquide autour de la
positive, Gladstone et Hibbert ne constatèrent pas de variation de la
force électromotrice.
2* Explications de Darrieus. — G.Darrieus ' a combattu les conclu-
sions de GladstoneetHibbertau sujet delà cause de la surélévation de la
force électromotrice au début d'une décharge et de sa variation pen-
dant le cours de la décharge, faits que ces auteurs attribuent, comme
on vient de voir, aux inégalités de ccHicentrati on autour des plaques.
D'après Darrieus, la partie initiale de la décharge (ce que l'on
appelle le coup de fouet) serait due à l'acide persulfurique, dont Glad-
stone et Hibbertcontestent la présence en montrant, d'autre part, que
ce coup de fouet est également obtenu quand on remplace Tacide
sdfurique par l'acide phosphorique. D'après Darrieus, dans ce der-
nier cas, il se formerait de l'eau oxygénée, qui produirait la surélé-
vation passagère de la force électromotrice.
Afm de voir s'il y avait des différences de concentration dans les
liquides baignant la matière active des deux électrodes, Darrieus
prit, dans un élément chargé à refus, une plaque positive et une né-
gative, qu'il plongea immédiatement dans l'eau distillée. La matière
active ayant été enlevée des plaques sous l'eau, afin d'en retirer
toutTacide sulfurique, celui-ci était dosé dans la solution et aussi
dans le sulfate de plomb formé aux dépens du plomb spongieux
pendant le lavage.
11 trouva ainsi :
Plomb spongieux :
Acide libre dégorgé (pour 300 grammes de matière traitée) 1,92 0/0
Acide du sulfate formé 1,10 >»
Quantité totale d'acide 3,02 »
Peroxyde de plomb :
Acide libre dégorgé (pour 300 grammes de matière traitée) 2,31 0/0*^
i. Éclairage électrique, t. XIV, p. 229.
2. Xous ferons remarquer ici que cette épreuve paraît entachée d'erreur, car, en
ajoutant pour la négative l'acide sulfurique provenant du sulfate formé, on
laisse supposer que tout ce sulfate a été formé pendant le lavage, alors qu il est
t^3 possible que la plus grande partie provienne simplement de la matière
chargée, qui n*esl jamais du plomb spongieux pur, mais renferme toujours des
proportions faibles de sulfate de plomb.
11
162
LES AGCrMULATEURS ÉLECTRIQIES
La densité du plomb spongieux étant égale à 4 et celle du peroxyde
à 6, ces expériences sembleraient indiquer que la concentration était
la même dans les deux plaques.
D'après Darrieus, s'il est vrai que Tacide sulfurique tend à s orienter
vers la positive à la charge, la diffusion suffit à égaliser les concen-
2
' ^
'
—"'
~
™*
*«*
1£
' \
f 9
1
u>12
\
o nu
\
^O.S
\
0^
^
FiG, 33.
ÎO 10 30 9^ 50 60 10 80 90 10Û
Pnopontion en % de PbSO^
Influence du sulfate de plomb sur la force électro motrice.
trations ; tandis que, dans les expériences de Gladstone et Hibbert,
la diffusion était entravée par la présence du vase poreux. Ainsi
explique-t-il aussi que, dans le cas de l'emploi de sulfate de soude
comme électrolyte, la solution reste neutre à la charge, tant qu'on
n'introduit pas un diaphragme.
Darrieus admet comme raison de l'abaissement de la force élec-
2
t€
II
0.8
0.9'
—
=:
T^
=
—
p;
^
L__
—
~
'*^
_2
*.»
—
_,.
C)
'
—
.:^
•
1
50 €0 70. 80 90
0 10 10 50 9-0
Proportion en % de PbO
FiG. 34. — Influence du protoxyde de plomb sur la force électro motrice.
tromotrice pendant la décharge la transformation progressive pen-
dant celle-ci du peroxyde de plomb en un mélange de peroxyde
d'oxyde inférieur et de sulfate de plomb .
Cet auteur a mesuré la valeur de la force électro motrice des diffé-
rents mélanges en partant de ces trois composés de plomb préparés
chimiquement. Ces mélanges étaient faits très intimement et intro-
duits dans une capsule en platine. La négative était en plomb spon-
gieux obtenu soit chimiquement, soit électrolytiquement, les résul-
tats étant les mêmes. Ceux-ci sont consignés dans les deux tableaux 51
et 52 ainsi que les deux courbes des figures 33 et 34.
FORCE ÉLECTROMOTRTCE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB l63
TABLEAU 51
FORCES ÉLECTROMOTRICES DES MKLANGES
EN PROPORTIOxNS VARIABLES DE PbO' CHARGÉ ET SÉCHÉ ET DE PbO
Négative eo Pb spongieux — Acide à 35* B.
PROPORTION
PROPORTION
FORCE
NUMÉROS
OBSERVATIONS
DE PbO*
DB PbO
ÉLECTRO MOTRICE
0/0
0/0
volU
i
100
0
1,94
2
90
10
1,91
3
80
20
1,905
4
70
30
1,88
5
60
40
1,82
Tend à baisser
6
50
50
1,795
7
40
60
1,72
Tend à baisser
8
30
70
1,60
—
9
20
80
1,48
Reste fixe à 1,43
10
10
90
1,32
Baisse à i,24
TABLBAU oâ
FORCES ÉLECTROMOTRICES
MÉLANGES DE PbO'^ ET DE PbSO*
NégatiTe eD Pb spongieux. — Acide à 35* B.
Les mélanges ont séjourné dans l'acide jusqu'à force électromotrice
stable.
NUMÉROS
PROPORTION
DB Pb02
PROPORTION
DB PbSO*
FORCE
iLECTROMOTRICB
OBSERVATIONS
0/0
0/0
volts
Lesprcmièrt's forces éleclro-
1
100
0
2,06
molrices allcignenl rapi-
2
90
10
2,045
dement une valeur stable.
Les dernières ne l'attoigrnont
3
80
20
2,03
qu'après plusieurs heures .
4
70
30
2,02
5
60
40
2,015
6
50
50
2,01
i
40
60
2,01
8
30
70
1,99
9
20
80
1,99
10
10
90
1,87
11
0
100
0,60
12
15-
85
1,99 i
Ces trois d«'rnirri.'S exp»'-
13
U
10
5
90
95
1,90
1,50 /
ricncesonlélé faites «près
coup, afin de délerminef
exactement le cruchul.
164
LES ACCUMUI-ATEUHS ÉLECTRIQUES
Comme Darrîeus attribue, ainsi qu'on Ta vu précédemment, la
formation de sulfate à une action secondaire, il en conclut qu'il est
avantageux de favoriser cette action secondaire locale qui donne nais-
sance à du sulfate de plomb et produit ainsi une constance plus par-
faite de la force électromotrice. Il explique également par cette action
locale le relèvement de la force électromotrice pendant le repos qui
suit la décharge.
Le moyen d'obtenir ce résultat serait, d'après cet auteur, de diviser
le plus possible la matière active sur le conducteur. Comme vérifi-
cation expérimentale, il prend un accumulateur composé de positives
«
I 1 1
1 j
^_1_
i- - * sj-
(,S
î '
*"
- \
-T- -r—
—
—
1- )-- —
3;-
'
r
*0 IM
1
A
t
-^ ot
.
1
0 io 20 10 ^0 50 60 10 90 SO iOO
Proportion de Bê So *
Fio. 35. — Influence du sulfate de baryte sur la force électromotrice.
à pastilles carrées de 20 millimètres de côté renfermant 4.9d0grammes
de matière active; au régime de 60 ampères, il obtint 21 2 ampères-
heures, soit une utilisation de âS^'^S de peroxyde paï» ampère-heure,
le chiffre théorique étant 4«'",48 par ampère-heure.
Évidant ensuite les pastilles de façon à ce qu'elles aient un trou
carré de 15 millimètres de côté, il ne restait plus que 2.300 grammes
de peroxyde, et la capacité était encore de 170 ampères-heures, soit
une utilisation de 13^%5 par ampère-heuré. En ne laissant plus que
1 .020 grammes de peroxyde, on obtint encore 122 ampères-heures
et une utilisation de 8«%3 par ampère-heure ^
Le sulfate de plomb agit donc, en présence de peroxyde, comme
un corps inerte ne donnant pas lieu à une force électromotrice
parasite.
Le même résultat est obtenu avec des mélanges de PbO* et de BaSO * ,
corps incontestablement inerte, ainsi que le montre la courbe de la
figure 35.
Darrieus donne comme preuve de la surélévation de la force élec-
1. Nous donnerons plus loin une explication plus rationnelle de Taugmentation
du coefficient d'utilisation de la matière active dans ce cas, cette utilisation
dépendant de Tépaisseur sous laquelle travaille la matière active.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 165
tromotrice par Tacide persulfuriqae, à la fin de la charge, le fait
suivant :
Si OQ prend comme anode une plaque en antimoine spongieux,
celle-ci devient blanche à la charge et se transforme en acide anti-
monique.
La négative étant en plomb spongieux, la force électromotrice
de ce couple, mesurée à la fin de la charge, est de 2,30 volts, chiffre
semblable à celui donné par Taccumulateur au plomb, ce qui tend à
prouver qu'au début les réactions sont identiques et dues au même
dépolarîsant exothermique, Tacide persulfurique. Si on fait ensuite
une décharge sur cet élément à positive en acide antimonique, au
régime de 0,7 ampère par décimètre carré, on obtient Tallure donnée
par la courbe de la figure 155 qui montre que la différence de poten-
tiel décroît très rapidement au début, pour se maintenir ensuite sen-
siblement constante dans la partie relative au fonctionnement de
Tacide. antimonique comme dépolarisant.
De même, lorsqu'on charge le couple platine | acide sulfurique |
plomb spongieux, la différence de potentiel atteint à la fin 2,48 volts,
pendant que le dégagement gazeux se produit aux deux pôles. La
force électromotrice, due à la présence de Tacide persulfurique, est
alors égale à 2 volts. Elle baisse d'abord rapidement, plus lentement
ensuite jusqu'à la valeur 0,35 volt, qui correspond au couple pla-
tine I acide sulfurique | plomb, lorsque Tacide persulfurique a été
éliminé.
Darrieus attribue également une part de la surélévation de la
force électromotrice fin charge à Thydrogène dégagé à la négative.
Il en donne comme preuve la constance de la force électromotrice
fin charge lorsque, prenant pour positive une plaque PbO^, on prend
comme négative des métaux différents, comme le cuivre, le bismuth
ou Tantimoine spongieux. Dans tous ces cas, c'est au couple acide
persulfurique | acide sulfurique | hydrogène qu'il attribue la force
électromotrice fin charge. C'est également à ce couple qu'il attribue
la force électromotrice initiale (2,22 volts) qu'il a obtenue en rem-
plaçant les deux électrodes par des plaques de charbon poreux.
di^ Discussion des affirmations de Darrieus. — Au sujet de l'influence
de l'acide persulfurique sur la force électromotrice, Mugdan * a
démontré que, s'il se forme de l'acide persulfurique à la fin de la
charge, celui-ci ne peut avoir le rôle que lui attribue Darrieus.
l. ZeiUchrift f. Eleklrochemiey t. VI, p. 309-320 ; 7 décembre 1899; — Éclairage
électrique, t. XXIII, p. 149.
166 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Il prit, pour cela, deux plaques de plomb disposées horizontale-
ment; Télémcnt était formé, la plaque inférieure, munie d'un
rebord, comme positive, et la plaque supérieure, perforée, comme
négative. Si, à l'aide d'une pipette, on fait couler au travers de la
négative sur la positive un peu de solution sulfurique à 25 0/0 ren-
fermant 3 0/0 d'acide persulfurique, on trouve un abaissement de la
force électromotrice, et il se dégage de l'oxygène ozonisé.
En revanche, Mugdan ^ comme Darrieus, a constaté l'indépendance
de la force électromotrice avec le sulfate de plomb. Pour démontrer
que la force électromotrice est indépendante de la quantité de sulfate
de plomb formée sur les plaques, il fit l'expérience suivante : il
prit deux petites négatives chargées, Tune fut laissée au repos, et
l'autre, déchargée à 0,5 ampère pendant trois heures, entre deux
positives, la différence de potentiel finale étant 1,80 volt.
Les plaques furent ensuite suspendues, isolées l'une de l'autre,
dans un verre avec le même acide que celui de l'élément. Après
quatre jours, alors qu'on pouvait considérer l'équilibre de diffusion
établi, la plaque déchargée se montrait plus positive de 0,003 volt
que la plaque non déchargée.
Les plaques furent ensuite portées à une distance de quelques
millimètres l'une de l'autre et soudées ensemble. Après soixante-
trois heures, les plaques furent séparées à nouveau, et on mesura la
différence de potentiel entre elles. La plaque déchargée se montra
alors un peu plus négative que l'autre.
Les deux plaques furent enfin montées entre deux positives, et les
éléments chargés à 0,1 ampère. Après une nainute, la plaque non
déchargée indiquait la force électromotrice maxima, et il se déga-
geait de l'hydrogène; cette plaque n'avait donc re^ndu à la plaque
déchargée à 90 ampères-minutes que 0,1 ampère-minute; c'est-à-dire
qu'il n'y avait pas eu transport d'électricité de l'une à l'autre et
qu'aucune différence de potentiel n'existait entre les plaques.
4*" Conclusions sur les causes de la variation de la force électromo-
Irice jjendant les diff&ents états de charge et de décharge. — Pour
résumer les différents travaux que nous venons d'analyser, et rela-
tifs à la variation de la force électromotrice de l'accumulateur au
plomb pendent ses différents états de charge et de décharge, on
peut dire que deux explications distinctes sont en présence. D'après
1. Zeitschrifl f. Elek troc hernie, t. VI, p. 309-320; — Éclairage électrique^
t. XXIIl, p. 152.
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 16^
Tune, celle de Gladstone el Hibbert, les variations de force électro-
motrice seraient dues uniquement aux variations de concentration
d'acide dans les pores de la matière active. Dans l'hypothèse de
Darrieus, au contraire, ces variations proviendraient du changement
de composition de la matière active pendant la décharge, et princi-
palement de la présence du protoxyde de plomb.
Disons de suite que, puisqu'il est démontré aussi bien par Dar-
rieus que par Mugdan, partisan de la première théorie, que la pré-
sence du sulfate de plomb, même en très grande proportion, ne
modifie pas sensiblement le potentiel de chacune des électrodes posi-
tive et négative, la discussion des deux hypothèses repose unique-
ment sur le fait de la production du protoxyde de plomb pendant la
décharge.
Cest assez dire que seule l'explication de Gladstone et Hibbert
est en accord avec la théorie de la double sulfatation. Nous aurons
d^ailleurs à examiner dans la suite différents phénomènes que peut
seule expliquer la variation de concentration de Tacide dans les
pores de la matière active. Nous verrons, d'autre part, très prochai-
nement, dans l'étude de la variation de potentiel de chacune des élec-
trodes pendant les différents états de charge et de décharge, que
la négative tout comme la positive a son potentiel variable, fait que
n'explique pas l'hypothèse de Darrieus, puisque cet auteur admet
la sulfatation de la matière active négative pendant la décharge,
sans production de protoxyde^
La théorie de (Uadstone et Hibbert n'est cependant pas absolue,
et, comme on le verra par la suite, la théorie des ions a permis de la
compléter dans l'étude des variations des différences de potentiel
pendant le fonctionnement de l'accumulateur.
Quant à lacide persulfuriquc, dont la production peut avoir lieu
dans certains cas (selon la concentration de Tacide et la densité du
courant), il n'y a pas de recherches directes montrant que sa pré-
sence à la positive élève la force électromotrîce ; les expériences de
Mugdan tendent même à prouver qu'il y a abaissement de celle-ci.
Rétablissement de la force électromotricd après charge et après
décharge. — Le relèvement de la force électromotrice après une
décharge a pour cause, ainsi que l'ont indiqué Gladstone et Hibbert,
la diffusion qui vient élever peu à peu la concentration de Tacide à
l'intérieur des plaques et tend à l'égaliser avec la concentration
extérieure.
168 LES ACGUMUIATKURS ÉLECTRIQUES
Dolezalek^ a calculé cette augmentation de concentration avec le
temps en appliquant la loi de diffusion de Fick. Si on appelle de
Taugmentation de concentration pendant le temps dt, c, et a les con-
centrations des liquides extérieur et intérieur des plaques, s la sec-
tion des pores et l leur longueur, on a d'après cette loi :
k étant une constante.
Or on peut admettre que Ce reste sensiblement constant ; comme,
d'autre part, s et / sont des constantes, il vient évidemment :
dci , ,,
rfï = *-*«'•
k et A' étant des constantes.
Comme la force électromotrice peut s'exprimer, en fonction de la
concentration intérieure, par Téquation (p. iSâ) :
E zi=i,8o0 + 0,00057, c/
on a:
— - 0 000^7 ^'
dt - ^'^^^ dt
et par suite
dE
=k'dt.
ft — E
k et k' étant des constantes. L'intégration donne :
E, étant la force électromotrice après le temps t ; E^, celle qui
correspond à la concentration extérieure ; joet a sont des constantes ;
6, la base des logarithmes naturels, et ^ le temps.
Pour t = 00 on a Ef z= E^
Pour ( = o Ef = Ec — p
p donne la valeur de la polarisation à la fin de la décharge.
Moore^ a déterminé expérimentalement les vitesses de variation
de la force électromotrice fin décharge et fin charge ; ces courbes
sont tracées en pointillé dans les figures 36 et 37.
1. Die théorie des Bleiaccumulators^ Dolezalek, p. 71.
2. Phytical Review, t. IV, p. 353; 1897.
FOIICE ÉLECTROMOTRICE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
169
Volts
^1
2.0
1,9
1.8 U
1.7
— -Re[è|Lernentde^.fjn déehj^^e
0
20
5
15
10
10
15
5
1
^jj'MinutBS
Fio. 36. ^ Relèvement de la force électromotrice à la fin de la décharge.
Minutes
0 5 10 15 10
20 15 10 5 0
PiG. 37. » Abaissement de la force électro motrice à la fin de la charge.
170 LES ACCl'MULATEURS ÉLECTRIQUES
lîn appliquant Téquation (1), dans laquelle on fait :
p = 2,052 — 1 ,788 = 0,264 et a = 0,883,
ou obtient pour les différents temps t les valeurs indiquées par les
croix dans la figure 3tî, qui montrent la validité de la loi.
Dans le cas de la charge {/îg, 37), il y aurait évidemment à consi-»
dérer, en outre, la diffusion du sulfate de plomb d'après ce qui a
été expliqué dans la théorie des ions.
Réversibilité. — La variation de la force électromotrice pendant
la aharge et pendant la décharge pouvait faire penser que les phéno-
mènes dont Taccumulateur est le siège ne sont pas complètement
réversibles. Il n'en est rien cependant, si on admet que, la diffusion
2JÛ
ifiê
é^
—H
—
"■
\^
%m
/
\
5/J
y
\
/
r
— ■
4
9
u
7
g
0
5
0
*
7,
A
7
S
0
^
B'
»
Minutez
FiG. 38. — Variation de la force éleclromotrice pendant le passage brusque
de l'étal de décharge à celui de charge, et vice versa,
ne se faisant qu'avec une certaine difficulté, l'acide libéré à la charge,
rend lai concentration plus élevée autour de la matière active ; tandis
qu'à la décharge la combinaison de l'acide à l'état de sulfate de
plomb diminue cette concentration à une valeur inférieure à la con-
centration de l'acide intermédiaire. Ainsi considéré, l'accumulateur
est parfaitement réversible, contrairement aux hypothèses de Elbs
et Darrieus, et ses propriétés mécaniques suffisent à expliquer les
différences de force électromotrice.
Dolezalek* a d'ailleurs vérifié cette assertion par l'examen de la
courbe des forces électromotrices obtenues en passant rapidement
de la charge à la décharge (Voir fig, 38).
1 /intensité du courant, soit de charge, soit de décharge, était
maintenue constamment égale à 2 ampères. Les abscisses sont pro-
portionnelles aux temps et les ordonnées aux forces électromotrices
obtenues à Taide de la différence de potentiel aux bornes et de la
résistance intérieure r = 0,025 ohm. Le segment AB correspond à
1. Wiedm. Ann., t. LXV, p. 894-916; 1898; — VÊclairage électrique, t. XVII,
p. 492.
FORCE ÉLECTROMOTRIGE DE L'ACGUMUIATEUR AU PLOMB
171
la partie moyenne d'une courbe de décharge normale. En B^ on ren-
versait rapidement le sens du courant; la force électromotrice de
l'accumulateur ne remontait pas brusquement, mais progressivement,
et, pour prendre la valeur qui correspondait à la charge, il fallait que
l'élément fût traversé par environ 10 ampères-minutes. En C, on ren-
versait encore une fois le sens du courant ; il se produisait un phé-
nomène analogue, la force électromotrice baissait progressivement
2.078
2.076
X
I
0
FiG. 39.
0.05
0.1 Amp
Forces électromotrices en charge et en décharge
pour de très petites intensités.
et atteignait la valeur qui correspondait à la décharge quand relè-
vent avait laissé passer à peu près la même quantité d'électricité
que ci-dessus.
Dolezalek a fait également des mesures sur un gros accumulateur
de « Walt-Acc-Werke » de Berlin, ayant une capacité de 200 ampères-
heures environ et renfermant six plaques positives et septnégatives de
dimensions 280 X 170 X 4 millimètres, écartées de 10 millimètres.
1^ résistance intérieure, calculée d'après Tacide employé (25 0/0),
atteignait 0,00025 ohm. Les courants étant de très faible intensité,
laperte en volts due à cette résistance ne dépassait pas 0,00003 volt,
valeur tout à fait négligeable et qui permettait de considérer la diffé-
rence de potentiel mesurée aux bornes comme donnant la valeur de
la force électromotrice. En mesurant ainsi la force électromotrice
en charge et en décharge pour de faibles intensités, Dolezalek a
obtenu les résultats qu'expriment les courbes [fig, 39). Ces courbes
iia
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
montrent que, pour 0,1 ampère (0,0017 ampère par décimètre carré),
la différence entre les forces électromotrices de charge et de décharge
est seulement de 0,006 volt, soit 0,3 0/0 de la tension totale. Cette
diiîérence devient seulement 0,00D2 volt, soit 0,1 pour 1.000 avec
iiTie intensité de 0,01 ampère. Ce qui tend bien à prouver la réversi-
hilité de Taccumulateur.
CHAPITRE VII
RË8I8TANGE laTËRJEURE DE L'AGCUMULATEUR AU PLOMB
Au point de vue pratique, ce ne sont pas les variations de la force
électromotrice qui sont les plus importantes à considérer, mais bien
plutôt celles de la différence de potentiel aux bornes.
On sait que, si on appelle E la force électromotrice, r la résistance
intérieure de Taccumulateur, et I l'intensité du courant, on a pour
la différence de potentiel e aux bornes :
e z=lE -\- r\ pendant la charge
et
^ = E — ri pendant la décharge.
Avant d'examiner les variations de la différence de potentiel, il
est donc indispensable de faire suivre Tétude de la force électromo-
trice de celle de la résistance intérieure.
lesure de la résistance intérieure. — La résistance intérieure des
accumulateurs peut se mesurer par les méthodes ordinaires* (Mance,
'«^nro, etc.). Comme il s'agit de valeurs beaucoup plus faibles que
™s le cas des piles, on obtient plus de précision en prenant un
nombre impair d'éléments et en montant en opposition 7" et — ^ —
^^ ces éléments, de façon à n'avoir, comme force électromotrice, que
celle d'un élément et, comme résistance, celle des n éléments.
'^sns la méthode de Kohlrausch, employée, comme on sait, pour
^^ïter la polarisation dans la mesure de la résistance des électro-
*• Armaimat, Insirumenls et Méthodes de jnesures électriques indiuslrielles.
p. 458-459
174
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
lytes, on dispose raccumulateur dans un des bras du pont de Wheatr
stone dans lequel on a remplacé la pile par un générateur à courants
-alternatifs et le galvanomètre par un téléphone sensible.
Ces méthodes ont d'ailleurs le grave inconvénient de ne permettre
la détermination de la résistance de Félément qu'à circuit ouvert.
Pour là mesure de la résistance intérieure des accumulateurs à
circuit fermé, on peut employer la méthode générale suivante : on
détermine au même instant la valeur de la force électromotrice E et
celle de la différence de potentiel e, pendant que l'élément débite à
rintensité connue I, et on déduit la résistance r de la formule :
E -e
Mais les résultats ainsi obtenus sont très incertains, surtout quand
on emploie les méthodes ordinaires de mesure des forces électromo-
trices; pendant la période d'ouverlure, en effet, la force électromo-
trice varie très rapidement, comme on sait.
Plus exactes sont les méthodes telles que celle de Munro, dans
lesquelles la mesure de E et e se fait par l'emploi du condensateur.
M. G. Roux a donné de
la méthode de Munro la va-
riante suivante, qui est très
appropriée au cas des accu-
mulateurs.
i« Méthode O, Roux, —
Le diagramme complet de
la méthode est clairement
indiqué dans la figure 40.
A est raccumulateur étudié ;
Ri, une résistance connue permettante mesure de l'intensité ; C est
un condensateur à capacité variable; K3, sa clef de court-circuit;
Gb est un galvanomètre balistique; Kj, sa clef de court-circuit. EnGn
abca'b'c est un inverseur à mercure.
i^our effectuer la mesure, Taccumulateur étant en décharge, par
exemple, on met d'abord le commutateur dans la position ac^ a'c\
La capacité étant C,, on a une élongation cj, telle que :
A^CgRil = Ej.
On supprime les communications, on décharge le condensateur à
l'aide de la clef K3, on met le galvanomètre en court-cirpuit avec
FiG. 40. — Méthode G. Roux.
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
175
la clef Kj, puis on place Tinverseur en position aba'b', A ce moment
on déshunle le galvanomètre, puis on ouvre la clef K,, ce qui produit
une nouvelle élongation e., telle que :
*C^{E-e) = 6„
Cf étant la nouvelle capacité.
p -
On tire de ces équations ainsi que de r = — j — la valeur de la
résistance intérieure :
'tMélhode de E. Wythe Smith. — W. Smith < a imaginé la modifi-
cation suivante de la méthode de Mance, qui permet la mesure de la
résistance à circuit fermé.
La figure 41 indique le montage ; Taccumulateur à essayer a une
résistance intérieure b et
une force électromotrice e ;
r est la résistance du circuit
extérieur contenant une
force électromotrice E, par
exemple celle de la dynamo
employée à charger Télé-
ment.
En O, un circuit auxi-
liaire est relié à ce circuit et comprend la force électromotrice e^
et les résistances m^ et n^ réglées de façon que les points A et B
soient au même potentiel; la résistance n, comprend la résistance
intérieure de l'élément e,.
Si on suppose qu'un courant d'intensité C traverse les deux circuits
en série, la différence de potentiel entre A et B sera maintenant V;
î?i et t?j étant les différences de potentiel entre A et O d'une part,
et 0 et B d'autre part, on a :
Xi
m.
'et. \ C
b \e \ 'e. \
<^--H — ikif — ^-^
^___ »
Fio. 41. — Méthode Smith.
puis
V = t'< + Va,
b r Hi w/
1. Sociélé physique de Londres^ 24 juin 1892 ; — Lumière électrique, t. XLV,
p. l«5.
VT-
\ 76 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
D'où on déduit :
et
brC-T're — 6E
'^=' TfT —
l'a ==^ ; •
nii + n^
Par suite
ferC — re — 5E m^yijC 4- ffli^i
6+r "^ m< + n<
Pour C = O, on sait que V = O. Il s'ensuit alors:
— re — bE m«e< _ ^
b + r m| + n^
Et on a par conséquent:
\b + r fWi
6r m
Si on mesure la résistance apparente R^ entre À et B, on a :
i iITit--
^
71, '
lUJUUUUJ
0
/II.«
Uettta
d'où
n.
ïïi^
^
n, =
R, =g»
6r I m^nj
b + T W4 + «4
Fio. 42. - Méthode Smith. Si on prend alors trois circuits
[fig, 42) reliés au point commun O,
les résistances m^^m^^n^^ n^ étant ajustées pour que les points A, B et C
soient au même potentiel, les résistances apparentes entre les points
A et B, A et C, et B et C auront les valeurs suivantes :
R, =
br
^{^\
6 + r'^m, +n<'
br , m^n^
H. =--.
6 4- r * ma + «2 '
W^lHj
m^ + ^\ ^h + "2
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE L'ACCUMULATEUR XV PLOMB
De ces trois équations on tire :
177
br _ R^-j-R^— R3
b + r~~ 2
= X
et la résistance intérieure^ de Télément s'exprime en fonction de
celle valeur a? par
x^ x^
b=ix -{ [--%+ etc.
Comme dans le cas d'un accumulateur x est petit par rapport à r,
on peut se contenter des deux premiers termes et prendre
r
On peut reprocher à cette méthode d'être trop compliquée.
D'autres méthodes plus simples ont été imaginées pour permettre
R
A
1
_2 3_
1 4
TD=J
— J
,e
r
-^
f
L
.^
^^
r
-.AAAAAA/
\A/
L-.
Fio. 43. — Méthode G. Boccali.
la mesure de la résistance à circuit fermé. Telles sont les méthodes
de Boccali, Uppenborn, Frôhlich, Nernst et Haagn, qui toutes reposent
sur des variantes du pont de Wheatstone.
3* Méthode de C. Boccali^. — La méthode employée parBoccali est
wje modification de celle de Kohlrausch pour la mesure des résis-
tances liquides. La bobine d'induction est remplacée ici parla dynamo
décharge, dont le courant présente des ondulations qui font produire
au téléphone le son dont le minimum indique la condition d'équi-
libre.
La figure 43 indique le montage : A est l'accumulateur à essayer ;
i. EUckirotechn. Zeilschr,, 1891, p. 51 ; — Lumière électrique, t. XLl, p. 388.
12
178 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
R, une résistance très faible qui sert d'étalon; /*estle fil de nickeline
d'un pont à curseur ; D, la dynamo de charge (Boccali employait une
dynamo Lahmeyer pour galvanoplastie, donnant 4 volts à 2.000 tours};
T est le téléphone.
Afin d'éliminer les résistances des fils des connexions qui ne sont
pas négligeables par rapport à celles de Taccumulateur, les deux
bornes de celui-ci et celles de la résistance R sont reliées à quatre
godets de mercure. En plaçant successivement Textrémité du télé-
phone dans chacun d'eux, on fait quatre lectures sur le fil divisé et
on obtient ainsi les deux longueurs de fil dont le rapport est égal à
celui des résistances que Ton compare.
Pour mesurer la résistance de l'accumulateur pendant sa décharge,
la disposition est identique ; mais le fil f doit être assez fort pour
supporter le courant de décharge sans chauffer, et la dynamo D est
remplacée par un interrupteur à manivelle. Par la rotation de celui-ci,
on produit des ondulations du courant de décharge qui permettent
d'effectuer la mesure à l'aide du téléphone. En donnant au circuit
dérivé de l'interrupteur une résistance suffisamment élevée, on rend
négligeables les variations de l'intensité de décharge qui proviennent
de la rotation de l'interrupteur.
Dans les mesures ainsi effectuées, Boccali employait une résis-
tance de 2 ohms, celle de l'étalon de comparaison étant égale
à 0,007 ohm. Dans ces conditions, l'intensité de décharge étant
de 17 ampères, la dérivation de l'interrupteur n'absorbait que
1,5 ampère.
4° Méthode de Uppenhorn * . — Uppenborn a modifié là méthode de
Kohlrausch de façon à faire varier à volonté l'intensité dans les
éléments dont on veut déterminer la résistance intérieure.
La figure 44 indique la disposition employée : quatre éléments
semblables ou quatre groupes d'éléments semblables sont placés ,
dans les quatres branches d'un pont de Wheatstone. Les forces élec- i
tromotrices étant égales, la fermeture du pont entre C et D ne i
modifie pas l'intensité du courant de décharge, qui passe dans le I
circuit de A à B. Une bobine d'induction J fournit du courant alter-
natif. Les branches CAD, CBD étant identiques, il n'y a aucune
chute de potentiel alternatif entre A et B, qu'on peut par conséquent
relier à volonté sans que cela influe sur la valeur de la résistance.
On place alors entre les bornes A et B un voltmètre V et le circuit
1. Elektrotechn. ZeiUchr.y 1891, p. 137 ; — Lumière électrique, t. XLI, p. 495.
RÉSISTANCE IMÉRIEURE DE L'ACCUMUIATEUR AU PLOMB
179
de décharge renrermant rampèreinètre a et le rhéostat r. On peut
ainsi mesurer simultanément la différence de potentiel, l'intensité et
la résistance des éléments groupés par deux en tension et deux en
dérivation.
Le fil divisé MN permet la lecture directe de cette résistance, le
pont de mesure étant constitué par les bras MH, HN, la résistance
de comparaison R et les éléments.
N
0 --r^
--AAAM/WWVVWV
Fio. 44. — Méthode Uppenbom.
Cette méthode a le grave inconvénient d'exiger l'emploi de quatre
éléments semblables.
5* Méthode de Frœlick*. — Frœlich a modifié la méthode de
Kohlrausch de façon à permettre la mesure de la résistance de Télé-
mentlraversé par des courants d'intensité variable et en n'employant
qu'un seul élément.
La figure 45 indique le schéma du montage,
E est l'élément à essayer; P, une batterie dont le courant est rendu
alternatif à l'aide de l'interrupteur rotatif I ; r^ et r^ sont des résis-
tances fixes; r et r^, des résistances variables, la première permet-
tant de faire varier l'intensité de l'élément, la deuxième servant au
réglage de l'équilibre du pont. Les résistances r^ et r^ sont choisies
de telle façon que le courant d e l'élément, passant dans cette dériva-
tion, soit très faible, g est un galvanomètre ou un ampèremètre et g^
une résistance égale à celle de g.
i. Sleklrolechn. Zeilschr., 1891, p. 310; — Lumière éleclnque, t. XLI, p. 496.
IBO
LE« ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Pendant la mesure de la résistance de Télément, g^ est inséré
dans le circuit ; on insère ensuite le galvanomètre g et on détermine
rintensité du courant qui traverse E.
On obtient directement la résistance u réduite de r et de la résis-
tance de rélément. On en déduit facilement cette dernière.
Fio. 45. — Méthode Frœlich.
^^ Méthode de Nernst et Haagn* modifiée par Gahl^, — La figure 40
montre le schéma du montage avec la méthode Nernst et Uaagn
modifiée par Gahl.
W< est rélément dont on veut mesurer la résistance intérieure.
Cet élément est chargé et déchargé
directement sur un circuit d'éclai-
rage à iiO volts, un certain nombre de
lampes étant disposées en tension avec
lui. La résistance de ce circuit de
même que celle d'un voltmètre bran-
ché sur rélément pour en suivre les
variations de tension étant considéra-
blement plus élevées que la résistance
de rélément, leur influence sur la me-
sure peut être complètement négligée.
Comme il s'agît ici de très faibles résistances, la bobine d'induc-
FiG. 46. — Méthode Nernst
et Haagn, modifiée par Gahl.
1. Zeitschr. /". Elektrochemie, 1. 111, p. 421 ; 1897.
2. Zeitschr. f, E le k troc hernie, t. Vil, p. 429 ; 1901 ;
p. 68; 13 avril 1901.
Éclairage électrique.
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE LACCUMIJIATEUR AU PLOMB 181
tioQ employée a son circuit à fil fin, avec rinterrupteur en tension,
branché sous 110 volts, et le courant alternatif est fourni par le cir-
cuit à gros fil, fixé aux deux extrémités du pont, le condensateur C,
étant dans ce circuit et empêchant le passage du courant continu
de réiément. Les deux condensateurs de comparaison C| et C, sont
composés d'environ 50 feuilles d'étain de 4 décimètres carrés sépa-
rées par du papier paraffiné.
Le bras ÂB du pont se compose d'un fil de rhéotan ayant 1 mètre
de longueur et 3 millimètres de diamètre ; il est monté sur une plan-
chette, et soudé à ses extrémités à un bloc de laiton terminé par une
tige épaisse qui plonge dans un godet de mercure. Des coiïtacts
semblables sont employés à tous les points où on veut éviter une
résistance de contact. Le téléphone utilisé comporte une bobine
composée d'un petit nombre de spires d'un fil assez fort, ce qui
diminue sa résistance.
On obtient très aisément et avec grande rapidité la résistance
intérieure d'un accumulateur dans tous ses différents états, en étalon-
nant empiriquement le pont. Pour cela, on remplace W^ par une série
de résistances connues pour lesquelles on détermine le point du
contact glissant correspondant au repos du téléphone. On gradue
ainsi le bras AB sur lequel on n'a plus qu'à lire ensuite directement
la résistance de l'élément.
7" Méthode Bruger, — Le D' Th. Bruger * emploie une méthode
qui se rattache en principe aux mé-
thodes précédentes, mais qui évite
l'emploi de condensateurs.
La figure 47 montre la disposition
du montage : a eib sont deux résis-
tances sans induction ni capacité,
et de valeur pas trop élevée; x est ^A^*
l'accumulateur à mesurer qui dé- ^ ^^H^tMHHsf
charge sur la résistance ^\ y qX z N\rNst\hht\
sont deux accumulateurs supplé- 1_q0_J
mentaires dont les constantes n'ont pio. n. — Méthode Bruger.
pas besoin d'être exactement con-
nues, mais qui se trouvent en état normal de charge : d est un fil
tendu de résistance faible, divisé en ohms et sur lequel un contact
glissant G vient limiter la résistance r ; w désigne la résistance
1. Centralblatt f, Accumulatoren und Elemenlenkunde, t. Il, p. 197; 1901; —
Éclairage électrique, t. XXIV, p. 100.
i82
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
totale de y et des contacts des conducteurs ; h est un commutateur ;
J, la bobine d'induction pour la production de courants alternatifs,
et T, un téléphone.
Par cette disposition, on élimine Taction du courant continu pro-
venant de l'accumulateur d'essai.
Si on place d'abord le commutateur h dans la position 1, on a,
lorsque G est dans une position telle que le téléphone ne vibre plus,
la résistance étant alors r^,
a X 4- 1<?
6 ri
(i)
En plaçant h dans la position II, la résistance d^équilibre devenant
Tj, on a :
0| Ta
De ces deux équations on tire :
""- 6 + r,
(3)
En général a et 6 sont grands par rapport à r, de sorte que, si une
approximation de 1 0/0 environ
suffit, on peut négliger v^ devant
6, et on a alors :
x^l[r,-
■H\
(3fl}
AHUtMH^
^\ ~ ^â ^s** '^® directement, et -
est choisi convenablement pour don-
ner un rapport simple.
Comme modification, on peut
relier le contact glissant G directe-
ment au téléphone, comme l'indique le schéma de la figure 48. Par
la mesure I, le conducteur d est divisé en deux résistances r^ et r,, et
par la mesure H, en deux autres, r\ et r\. On a alors :
' — @^) — '
FiG. 48.— Méthode Brugermodiflée.
et
X
-f-
w 4-
^i
=
a
''2
b
w
_+
n-
a
+
X
ri
(1)
(2)
i83
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE L' ACCUMULATEUR AU PLOMB
•^ OÙ on lire :
(a + 6)(r,-r2)
X — ^ 7 — t — ; >
6 + r,
^^ négligeant r'^ devant b :
a + b , , ,
Cette disposition a sur la précédente Tinconvénient de donner
pour la différence r^ — r\ une valeur beaucoup plus petite et par
suite moins précise que pour la différence r^ — r^.
i'^'^'
I
^
m
HH wvwJ
Fio. 49. — Schéma de l'appareil (méthode de Bruger).
La figure 49 représente le schéma de Tappareil construit par la
maison Hartman et Braun pour la mesure des résistances d'accumu-
lateurs, d'après la première méthode [fig, 47).
L^accumulateur x à essayer est relié aux bornes Kj et K, au moyen
de conducteurs souples de forte section. La clé S permet d'introduire
dans le circuit le téléphone T ou de Ten retirer. Le commutateur h
sert à effectuer les deux dispositions désignées ci-dessus par I et II ;
rf est la résistance graduée en ohms, et J, la bobine d'induction de
faible résistance intérieure.
Od effectue la mesure comme il est indiqué plus haut et on obtient
ainsi la résistance réduite de x et de la résistance R placée en
Variations de la résistance intérieure. — L'accumulateur au plomb
jouit de la propriété d'avoir une résistance intérieure excessivement
faible et qui peut être, comme on le verra plus loin, de l'ordre des
centièmes d'ohm pour les petits éléments et des dix-millièmes pour
les gros.
U résistance intérieure d'un élément donné n'a d'ailleurs pas une
184
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
valeur fixe ; mais elle varie, comme^ c'était à prévoir, avec les diffé-
rents états de cet élément. D'autre part, on sait que la résistance des
piles varie avec l'intensité du courant; on pouvait présumer une
même variation pour l'accumulateur au plomb.
II est donc intéressant de rechercher d'abord la variation de la
résistance de celui-ci avec les différents facteurs.
1** Influence de VintensM, — W.-H. Preece ^ fit des essais sur de
petits éléments Planté construits par la maison Elwell Parker C^, de
Wolverhampton.
11 trouva pour la variation de la résistance intérieure en fonction
de l'intensité les valeurs du tableau 53.
TABLEAU 53
INTENSITÉ
DU COURANT DB DEC BARGE
en ampères
RÉSISTANCE INTÉRIEURE
KN OHMS
4,39
7,25
15,84
25,07
0,7608
0,4607
0,2816
0,1969
Preece vérifia que cette diminution de la résistance ne provenait
pas de l'augmentation de température : la température normale de
l'élément étant 12^,5 C. il fit passer pour cela pendant vingt minutes
des courants de différentes intensités et il mesura la température au
moyen d'un thermomètre très sensible.
Preece obtint les chiffres du tableau 54.
TABLEAU 54
INTENSITÉ
TEMPÉRATURE
ampères
5
10
16
20
Aucune modification de la température.
Modification insignifiante.
Environ lio,75 G.
A peine 13» C.
1. Communication de W.-H. Preece à la « Royal Society », le 21 mai 1885.
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
185
W. Greef* trouva que la résistance décroît lorsque le débit
augmente, d^abord très vite, puis plus lentement, et tend vers une
limite. En faisant diminuer ensuite le courant, la résistance remonte,
mais n'atteint pas les premières valeurs, et la différence est d'autant
plus grande que la quantité d'électricilé enlevée à l'élément est plus
grande.
Les mesures de Preece et Greef tendent à montrer que la résis-
tance intérieure dépendrait considérablement de l'intensité. Il faut
remarquer cependant que ces expériences sont anciennes et que
les méthodes permettant la mesure rigoureuse de la résistance d'un
accumulateur à' circuit fermé sont plus récentes.
Pour cette raison, doit-on plutôt s'en rapporter aux mesures sui-
vantes de Haagn, qui prouvent que la résistance intérieure dépend
très peu de l'intensité du courant qui traverse l'élément? Haagn' a dé-
terminé, à l'aide de la méthode de Nernst, l'influence de l'intensité
sur la résistance intérieure d'un petit accumulateur PoUak déchargé
jusque 1,70 volt (la capacité débitée était de 2 ampères-heures). A
cet état, il mesura la résistance intérieure pour différentes intensités
et il trouva les valeurs suivantes (tableau 55) :
TABLEAU 55
INTENSITÉ
RÉSISTANCE INTÉRIEURE
IH JOlpiRU
BM OHMS
0,00
0,0422
0,10
0,0421
0,20
0,0423
0,48
0,0423
0,65
0,0423
1,00
0,0423
0,00
0,0422
D'autres mesures effectuées au milieu de la décharge indiquaient
également une valeur sensiblement constante (r = 0,0187 ohm).
2* Influence des différents états de charge et de décharge, — Hall-
wachs^ a déterminé, à l'aide de la méthode de Kohlrausch (emploi du
1. Elektrotechn, Zeitschr,, l'août 1895; — Éclairage électrique , t. IV, p. 514.
2. Inaugurai Dissertation^ Gœttiogue, 1897; — Zeitachr. f, physical. Chemie,
t. XXJli, n* 1 ; 1897.
3. Wied, Ann.y t. XXI], p. 95; 1884.
186
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
téléphone et du courant alternatijf),la variation de la résistance inté-
rieure en charge et en décharge et a trouvé les valeurs du tableau 56.
TABLEAU 56
CHARGE
DÉCHARGE |
TKIIP8 E:^ HBURB8
niSKTANCB BR OHMS
TEXra EN BBURB8
niSIRTANCB EN OHMS
0
0,5
1
2
4
0,30
0,03
0,02
0,01
0,008
0
2
4
10
13
0,008
•0,01
0,012
0,09
0,25
D'où il résulte que la résistance augmente considérablement à la
fin de la décharge.
Hâberlcin^ a également constaté une augmentation de résistance
intérieure en décharge et une diminution en charge.
Boccali^, en effectuant à Taide de sa méthode les mesures de la
résistance intérieure en circuit fermé, trouve en outre une légère
augmentation de celle-ci vers la fm de la charge, lorsque apparaît le
dégagement gazeux. Il indique en effet les valeurs suivantes
(tableau 57) :
TABLEAU 57
CHARGE
TEMPS EN IIEL'RKS
RESISTANCE EN OHMS
0,0017
0,0015
0,0022
0,0024
DÉCHARGE
TEMPS EN HEURES
RfelSTANCB EN OHMS
0,0022
0,0025
0,0028
0,00:J0
qui se rapportent à un élément Farbaky-Schenek à 13 plaques
270 X 200 millimètres écartées de 7 millimètres.
Haagn^ a également mesuré la variation de résistance intérieure
1. Wied. Afin., t. XXXI, p. 402; 1881.
2. Eleklrolechn. Zeitschr., p. 51 ; 1891.
3. Zeilschr. f. Elektrochemie, t. II, p 493, et t. III, p. 421
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE LACCUMULATEUR AU PLOMB
187
^^dantle coars de la charge et de la décliarge pour un élément
I ^'^ak, et il a trouvé les valeurs exprimées dans les deux courbes de
^'glireSO. Ces courbes, qui se rapportent à l'intensité de décharge
Ohm
0.06
0.05 -
0.04
0.01
-1 i 1 1 1 1
I I ' I j. I
I
I
I
I
I
*K-'] 1 ^ — r
"n ! I I 1 '
I I 7 r^iCha^ei
I
l
I
I
T"
I
"T"
I
12 3 4 5 Heures
FiG. 50^. — Variations de la résistance en charge et en décharge, d'après Haagn.
0,65 ampère et à Tintensité de charge 0,525 ampère, montrent que
la résistance augmente pendant la décharge et qu'en charge elle
repasse à peu près par les mêmes valeurs en sens inverse.
Le tableau 58 indique d'ailleurs les valeurs trouvées par Haagn.
TABLEAU 58
DÉCHARGE
1IÉBI9TANCX
CHARGE
IXTE.ISITK
HÉ81BTANCK
TEMPS
eo ampères
en ohms
TB>lPt
en ampères
en ohms
b«iirr8 mioulcft
heur» miDutrs
0
0,67
0,0177
0
0.525
0,0399
i
0,66
0,0i84
0,45
»
0,0309
1,28
0,65
0,0i93
1,40
»
0,022
iM
0,65
0,0213
2,5
»
0,021
2,5
0,645
0,0221
3,0
))
0,0199
2,40
0,635
0,0246
4,0
»
0,0194
3,10
0,625
0,0261
4,55
»
0,019i
3,23
0,620
0,0286
3,50
0,60
0,0334
4,43
0,35
0,0516
•
Avec un élément Hagen pour télégraphes, les différentes valeurs
delà résistance pendant la décharge poussée jusque i ,70 volt étaient
celles exprimSes par le tableau 59.
188
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLBAU 59
DÉCHARGE
INTENSITi
RÉftlSTA5CB
eu ampères
en ohms
heures mioules
0
<,5
0,0095
0,30
1,4
0,0098
1,5
1,4
0,ai08
1,40
1,4
0,0126
2,0
1,3
0,0132
2,40
1,'J5
0,0163
3,5
1,1
0,0220
L'allure de la courbe, donnée parla figure 51, est semblable à celle
de Télément précédent.
Haagn a recherché Tiniluence des variations de concentration aux
Ohm
0.02
0,01
I
I
..I U-L.L-
^ I I I
J L
JL
--1-
I
-4-
I
JL
1 2 3 Heures
FiG. 51. — Variations de la résistance en décharge, d'après Haagn.
électrodes en effectuant sur le même élément des mesures compara-
tives de résistance intérieure après le même nombre d'ampères-
heures débités, mais à des régimes différents. Il a trouvé ainsi les
valeurs du tableau 60.
TABLEAU 60
DÉCHARGE RAPIDE
DÉCHARGE LENTE
(0,65 AMPÈnB)
(0,27 AMPÈRE)
ohm
ohm
0,01'77
0,0165
0,0184
0,0171
0,0193
0,0181
0,0213
0,0206
0,0261
0,0251
0,0516
0,0475
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
189
valeurs qui montrent que la résistance est un peu plus faible dans le
cas des décharges lentes, par suite d'une moindre "baisse de la con-
centration.
Ce fait est facilement explicable par le rôle de la diffusion. Il est
évident en effet que, pour un même nombre d'ampères-heures débités,
la baisse de concentration de Tacide environnant la matière active
doit être d'autant plus élevée que le temps de décharge a été moindre,
puisque alors la diffusion agissant pendant un temps moindre, une
plus petite quantité d'acide a passé de Textérieur à l'intérieur des
plaques.
Dolezalek et Gahl^ ont obtenu, à Taide de leur méthode ci-dessus
décrite, les valeurs exprimées dans le tableau 61 suivant et qui se
rapportent à un petit accumulateur composé de trois plaques : une
positive à cadre empâté de matière active et deux négatives à
grilles triangulaires également empâtées. La positive avait sur
chaque côté une surface de matière active de Ù^'^^^9 et une surface
totale, cadre compris, de i*"^,2. Les négatives, un peu plus grandes,
avaient une surface totale de i^'"*,3 sur chaque côté.
TABLBAII 61
DECHARGE A 2,5 AMP. — TEMPÉRATURE 20* G.
DIFFÉRENCE
HEURES
MINUTES
RÉSISTANCE
BX OBMI
DK POTSNTIEL
en Tolls
0
»
0,0121
1,98
15
0,0121
1,97
30
0,0123
1,96
45
0,0125
1,96
1
»
0,0129
1,945
15
0,0134
1,935
30
0,0141
1,92
45
0,0148
1,90
2
M
0,0165
1,88
15
0,0189
1,84
25
0,0233
1,77
^'JeiUchr. f. Eleklrochemie, l. VII, p. 429; 1901; — Éclairage électrique,
190
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Ce résultat est exprimé également dans la figure 54, où la courbe 1
se rapporte à la variation de résistance et V à celle de la différence
de potentiel.
Comme précédemment, on remarque ici aussi une augmentation
plus rapide de la résistance vers la fin de la décharge.
Répartition de la résistanœ intérieure. — L'accumulateur se com-
posant de parties bien distinctes : électrolyte, supports, matière
active, il est intéressant de rechercher quelle part de la résistance
intérieure doit être attribuée à chacune d'elles.
i* Electrolyte, — D'après Fleeming-Jenkin, les différentes valeurs
de la résistivité des solutions d'acide sulfurique à différentes tempe-»
ratures seraient données par le tableau 62, dans lequel les résistivités
sont exprimées en ohms-centimètres.
TABLBAU 63
DENSITÉ
QUANTITÉ
Hp H2QA4
TEMPÉRATURES EN DEGRÉS C. H
à 15» 0.
en 0/0
0
1,37
4
1,17
8
12
16
20
24
28
i,10
15
1,04
0,925
0,845
0,786
0,737
0,709
i,20
27
1,33
1,11
0,926
0,792
0,666
0,567
0,486
0,411
1,25
33
1,31
1,09
0,896
0,743
0,624
0,509
0,434
0,358
i,30
40
1,36
1,13
0,94
0,790
0,622
0,561
0,472
0,394
1,40
50
1,69
1,47
1,30
1,160
1,05
0,964
0,896
0,839
i,50
60
2,74
2,41
2,13
1,890
1,72
1,61
1,K2
1,43
1,60
68
4,82
4,16
3,62
3,11
2,75
2,46
2,21
2,02
1,70
77
9,41
7,67
6,25
5,12
4,23
3,57
3,07
2,71
La résistivité diminue, comme on voit, avec la température. D'après
F. Kohlrausch, la résistivité pr à la température t s'exprimerait par
la formule :
P/ = Pi8[l -a(«- 18)],
p^8 étant la résistivité à 18** C. Cette valeur, ainsi que celle du coef-
ficient de température, est donnée par le tableau 63 ^
1. Dictionnaire de Wurtz, 2- supplément,!. IH, p.S-S.
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE L'ACCUMUIATEUR AU PLOMB
191
TABLEAU 63
/
QUANTITÉ
RÉSISTIVITÉ
COEFFICIENT
DB U2S04
DENSITÉ
à i8* C.
en 0/0
a OBUa-CKNTHI ÊTRES
DB TBMPKRATCRB a
1
»
21,990
0,0112
2,5
1,0161
9,249
0,0115
5
1,0331
4,833
0,0121
10
1,0673
2,574
0,0128
15
1,1036
1,855
0,0136
20
1,1414
1,544
0,0145
25
1,1807
1,406
0,0154
30
1,2207
1,365
0,0162
35
1,2625
1,392
0,0170
40
1,3056
1,483
0,0178
45
1,3508
1,636
0,0186
50
1,3984
1,866
0,0193
55
1,4487
2,204
0,0201
J 60
1,5019
2,705
0,0213
1 65
1,5577
3,466
0,0230
1 ^<>
1,6146
4,679
0,0256
1 ^5
1,6734
6,639
0,0291
1 78
»
8,147
0,0323
f 80
1,7320
9,141
0,0349
1 ^^
»
9,577
0,0359
' 82
»
9,962
0,0365
83
»
10,210
0,0369
84
»
10,310
0,0369
85
1,7827
10,300
0,0365
86
»
10,180
0,0357
87
»
9,993
0,0349
88
»
9,775
0,0339
89
»
9,568
0,0330
90
1,8167
9,387
0,0320
91
»
9,230
0,0308
92
»
9,159
0,0295
93
»
9,213
0,0285
94
»
9,424
0,0280
95
1,8368
9,847
0,0279
Ces valeurs sont d'ailleurs exprimées par la courbe figure 52.
Elles montrent que la conductibilité estmaxima vers la concentra-
tion 30 0/0. D'après Grotrian, la concentration donnant le maximum
de conductibilité serait (tableau 64) :
192
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU 64
QUANTITÉ
de
TEMPÉRATURE .
H2S04 0/0
EN DEQRÊ8 C.
30,2
0
30,9
10
31,7
20
32,5
30
33,3
40
34,1
50
34,8
60
35,4
70
La diminution rapide de la résistance intérieure de Tacide sulfu-
riqueavec la température est importante à signaler. Au point de vue
théorique, elle nous permettra d'expliquer différents phénomènes.
1 r^^
ri:^-l-rr
iiiliij"
0 10 ZO 30 40 50 60 70 80%
Fio. 52. — Courbe de résistivité des solutions d'acide sulfurique.
Les variations de la concentration de l'acide sulfurique qui se pro-
duisent, comme on sait, par suite des réactions chimiques en charge
et en décharge, peuvent servir à expliquer en partie les variations de
la résistance intérieure de l'accumulateur dans ses différents états.
RÈSISTANCK INTÉRIEURE DK L'AGCL'MIJLATKIJR AU PLOMB i93
11 y a lieu de remarquer à cet eiïet que les plus grandes variations
de concentration se produisent non pas dans le liquide extérieur,
mais dans Tacide qui imprègne la matière active. Ainsi par exemple,
à la fin d'une décharge, on peut considérer que la concentration de
Tacîde autour de la matière active est tombée à une valeur très
faible, la diffusion n'étant plus suffisante. Dans le calcul de la résis-
tance intérieure, il y a donc lieu de faire intervenir deux termes :
résistance du liquide extérieur (plus grande qu'à la fin de la charge)
et résistance de Tacide des pores (résistance beaucoup plus grande
qu'à la fin de la charge), dont la somme est évidemment plus grande
que si on avait considéré tout Tacide avec une concentration
moyenne.
Dolezalek * a d'ailleurs vérifié ce fait en mesurant la résistance
intérieure d'un élément qui renfermait 800 centimètres cubes d'acide
sulfurique de concentration 22,1 0/0, dans deux états différents :
fin charge et après avoir utilisé 2,8 ampères-heures, la concentration
étant alors descendue à 21 0/0. D'après les nombres de Kohlrausch,
le rapport des résistivités des acides est égal à 1,02. Or le rapport
des résistances de l'élément, mesurées dans ces deux états, est égal à
1,39, ce qui prouve bien l'augmentation de résistance plus grande au
voisinage des électrodes.
2* Electrodes. — La résistance due aux électrodes se compose de
la résistance du support et de celle de la matière active. Cette der-
nière est la plus importante ; cependant il n'y a pas, à notre connais-
.sance, de mesures exactes de celle-ci. D'ailleurs, même en ne consi-
dérant que la matière active, il y aurait lieu de tenir compte non pas
seulement de la résistance de la matière en elle-même (oxydes de
plomb), mais aussi de celle des pores, qui sont remplis d'acide. On a vu
dans quel sens peut varier cette dernière; mais il n'y a pas de travaux
relatifs à ces deux parties^ séparées, et il semble bien difficile de le
faire. Tout ce qu'on sait, c'est que le sulfate de plomb formé pendant
la décharge augmente la résistance due à la matière seule. Pour ces
raisons, nous ne considérerons ici que la résistance due à l'électrode
dans son ensen)ble.
Boccali a recherché quelle part de la résistance intérieure est à
imputer à chacune des électrodes. Pour cela, il a monté chacune de
celles-ci en regard d'une électrode de zinc. Le couple Zn | PbO^* pou-
vait être déchargé directement; sa force électromotrice atteignait
!. Wied. Ann., t. LXV, p. 894-916: 1898.
13
tt;^
liii
LES ACCUMULATErUS ELECTRIQUES
2,6 volts ; par contre, pour décharger le couple Zn | Pb, il fallait
envoyer un courant du plomb au zinc. Le tableau 65 indique les va-
leurs obtenues pour la résistance intérieure dans les deux cas.
TABLEAU 65
(:oi:f»le Zn l PbOS
COUPLE Zn 1 Pb |
TEMPS
INTh.HSITÉ
en ampôros
RÉSISTANCE
en ohms
TEMPS
RÊSISTANCI;:
en ohms
heures minutes
0,0
1,0
2,40
5,0
0,56
0,55
0,52
0,41
0,115
0,116
0,142
0,251
heures minutes
0,0
0,5
0,48
i,0
1,40
0,0390
0,0397
0,0 i83
0,0510
0,0605
Boccali en conclut que c'est à l'électrode positive que réside la plus
grande résistance.
Dolezalek et Gahl ', par des mesures plus précises, arrivent à des
conclusions difTérentes.
Pour déterminer la répartition de la résistance aux deux électrodes,
ces auteurs emploient, lorsqu'il s'agit démesures à circuit ouvert,
une électrode intermédiaire. Ils préfèrent une électrode PbO* à une
électrode Pb par suite de l'avantage qu'a la première de pouvoir être
conservée à Tair.
En mesurant ainsi les résistances intérieures d'un élément com-
posé d'une plaque positive à grande surface et d'une négative à grilles
triangulaires, Télectrode intermédiaire étant semblable à la positive,
on trouve pour l'élément fin. charge : i® contre la plaque à grande
surface, 0,0174 ohm; 2" contre la plaque à grilles triangulaires,
0,0189 ohm, à la température de 17° C. et pour une densité d'acide
de 1,18.
Si on considère que les plaques positives ont une section de
135 centimètres carrés et la négative de 133 centimètres carrés, et
que les distances sont de l'^", 4 entre les positives et l''", 45 entre
la positive et la négative, le calcul donne pour la résistance de la
couche d'acide de densité 1,18, à la température de 18* C. : 1** contre
1. Zeitschr. f. Èle/ctrocfœmie, t. Vil, p. 429; 1901 ; — Eclairage électrique.
t. XXVII, p. 69.
RÉSISTANCE INTÉRIEURE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
i95
la plaque à grande surface, 0,0145 ohm ; 2*^ contre la plaque à grilles
triangulaires, 0,0152 ohm.
Ces chiffres montrent que, pour Taccuniulateur chargé, la résis-
tance de l'acide forme la partie principale de la résistance totale. La
résistance complémentaire a son siège dans la matière active, la
résistance du support en plomb étant absolument négligeable, et
aussi dans ce fait que les lignes de courant pénètrent dans les pores
de la matière active, ce qui a pour conséquence de donner une dis-
tance réelle entre les plaques plus grande que la distance apparente
ayant servi de base aux calculs.
L'élément précédent, monté à deux plaques, était ensuite déchargé
à 4 ampères et la résistance à chaque électrode était mesurée de la
même façon, en interrompant de temps en temps le courant et en
faisant chaque fois la mesure cinq
minutes environ après l'interrup-
tion.
Les valeurs obtenues sont expri-
mées parles courbes delà figure 53
qui montrent que la résistance de
la positive croît considérablement,
tandis que celle de la négative varie
peu. Les courbes sont irrégulières
parce que, comme on le verra plus
loin, la résistance varie rapidement après Tinterruption du courant
et que les différentes mesures ne sont pas faites exactement à des
nioments correspondants.
Celte méthode de Télectrode intermédiaire ne pouvait pas servir à
fa mesure en circuit fermé, car, dans ce cas, réleclrode se serait
chargée d'un côté et déchargée de Tautre. D'autre part, dans la
disposition précédente, les plaques ne travaillaient que d'un côté, ce
qui ne représente évidemment pas les conditions prali(|ues.
Les auteurs montent alors la plaque positive dont on veut déter-
miner les variations de résistance entre deux négatives de bien plus
grande capacité, de même construction que ci-dessus. Comme les
recherches précédentes ont montré que la résistance des négatives
vanepeu, en faisant encore moins travailler celles-ci, on peut négli-
ger celle variation. Il suffit alors de mesurer la résistance d'un tel
accumulateur pour obtenir les variations dues à la positive seule.
Dans la figure 54, on trouvera le résultat de telles mesures effec-
Ï8UP trois plaques de différents systèmes.
/
(fffU
é
r
ûâîi
ri^
y
flffft
iai
ije.
^
_
tioa
Bii
awj,
2*i
'y
s^
OfilS
hturti
Fio. 53. — Résistance en décharge
de la positive et de la négative.
••rsi»?».'
196
LKS ACCLMUIATEURS ÉLECTRIQUES
1 se rapporte à une plaque à cadre et matière empâtée; II, à une
plaque à âme et matière empâtée, et 111, à une plaque à grande sur-
face.
2«
2Û
là
VISI
O/t.
0.1 \
oli
tOhi
f
— I — '
^^
1
j
^
_i
_
"^
m^
^
—
m]
^
/
V
\''
7
y\
>(
. î
=^
^^-A
vi-'t^
y
\
J^
SiS
5>
..^^*T
.'^i
îwij
>À
\
J
pu
—
-^
'-^
0 / 2 J ♦ 5 fhurti
Fio. 54. -- Résistance des positives de ditférents types.
Les courbes montrent très nettement la dépendance entre les résîs-
tances(l, II etlll) etles différences de potentiel (F, II', 111). La chute
de la tension correspond à une augmentation de la résistance inté-
rieure. Les plaques II et 111 étaient déchargées à 3 ampères; la
plaque I, plus petite, à 2,5 ampères seulement.
10
rtfi
fisio
L-fj
1
~
_
IL
tê
1
—
—
' 1
■/'
'
IS
--
/
rp
v^
le
f^.
'
\
ra
i^=-i
:^
Z^iS
■-*
f*«
**1
PI m
.■^_
\
to
....
*-=-n
.,..
^
_ _
=JS
tx-ï
\Sêft
\ PiMé,
8
.J
^nnétturûn
<7,# ^,5 (7,éf
Frmon d» la caficiti
o.t
FiG. 55. — Résistance des positives de différents types.
Dans la figure 55, on a ramené les valeurs précédentes à égale
grandeur de plaque, égal écartement et égale capacité. La capacité
considérée ici se rapporte à la quantité d'électricité que peuvent
fournir les éléments jusqu'à la différence de potentiel de 1 volt.
Ces dernières courbes indiquent qu'à égale intensité les résis-
tances des plaques de constructions différentes diffèrent peu.
Dans la figure 56, les mesures ont été effectuées sur les mêmes
plaques, à deux intensités différentes (3 ampères et 5,1 ampères).
Dans les deux cas, Taugmentation de résistance (courbes A,, B^)
correspond exactement à la diminution de la différence de potentiel
RÉSISTANCE INTKUIEURE DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
197
(courbes A,, B^). Comme dans le cas de la décharge plus rapide, la
quantité d'électricité débitée est moindre, on peut conclure d'après
les courbes que la résistance ne dépend pas seulement de cette
quantité d'électricité, mais aussi de l'intensité du courant de
décharge, les fortes intensités accélérant Taugmentation de résis-
i 2 3 "^ # f Bhêunts
FiG. 56. — Influence de l'intensité sur la résistance.
Ohm
0,0%
0,0/
F'
L
V
lance, comme on Ta déjà vu d'après les travaux de Haagn. On peut
^^pHquer ce fait théoriquement par une dilution plus grande de
lacide dans les plaques, quand l'intensité est plus élevée.
^* On coupe le courant fin décharge et qu'on mesure la variation
^^ résistance d'un accumula-
^^r immédiatement après l'in-
^Pruption, on trouve, comme
^ 'ïiontre la figure 57, une
courbe tombant d'abord très
"^pidement, puis de plus en
r'Us lentement jusqu'à égali-
dation complète des densités
^ ^'acide des plaques et du
*î^ide extérieur. La résistance fin décharge atteignait ici 0,0267 ohm.
P'^ès quatorze heures de repos, elle s'était abaissée à 0,0146 ohm,
^^^ près de la moitié.
t^es auteurs démontrent que la diminution de la résistance est bien
*^ dans ce cas a la diffusion : comme la conductibilité spécifique
^^ Vacide sulfurique est, d'après F. Kohlrausch, une fonction
Y^éaire jusqu'à la concentration 20 0/0, et que, d'autre part, la
^tesse de diffusion peut être prise en première approximation pro-
portionnelle à la différence de concentration entre le liquide impré-
gnant la*matière active et le liquide extérieur, on peut représenter
0 10 20 50 tèO SO 60 70 minutes
FiG. 57. — Variation de résistance
d'un élément après la décharge.
i98 LES ACCUMIIATEURS ÉLECTRIQUES
la conductibilité C^ de Taccumulateur au temps i par Téqualion :
Cm étant la conductibilité après rétablissement complet [t = 30 ) ;
a étant la différence C™ — C^ entre la conductibilité finale et la con-
ductibilité initiale; e, la base des logarithmes naturels, et p, une cons-
tante qui tient compte du coefficient de diffusion, de la section des
pores, de l'épaisseur de la matière active, etc.
. La résistance K, au temps i aura par suite pour valeur :
Dans la figure 57, on a représenté par la courbe ponctuée les
valeurs obtenues à Taide de cette équation. Cette courbe diffère très
peu de celle donnée par les mesures. On avait ici comme valeurs
des différents facteurs C„, = 68,5 ; a = 31,1 ; p = 0,249.
La variation de la résis-
tance pendant la charge est
donnée par la figure 58,
qui se rapporte à la même
positive que dans le cas pré-
cédent. Après décharge à
3 ampères, l'élément était
isolé quatorze heures, puis
chargé à la même intensité.
Dans la figure, les chiffres
supérieurs des abscisses se
rapportent à la charge ; les
inférieurs, à la décharge.
Cette expérience réfute Taffirmation fréquemment soutenue d'une
augmentation de la résistance à la fin de la charge, par suite du
dégagement gazeux. La figure 58 montre bien une petite aug-
mentation sur la résistance au commencement de la décharge,
mais celle-ci est due à la sulfatation provoquée par le repos de
quatorze heures.
Elle réfute également la thèse de Gladstone et Hibbert, qui
admettent pour la résistance intérieure fin charge une valeur 5 fois
plus grande que la valeur minima et qui expliquent ce fait par une
augmentation à 50 O/OIPSO^ delà concentration de Tacide impré-
Qhm
0.020
0.018
0.016
aoi*
COU
.0.010
0,00c
Charge i
tcféc
■r — 1
rff,i.
amp.
\
• \
\
\
\
Nw
,
\l
^N
k^
^^
^--^
^^
^---
^H
.
.
1
0 l , 2
î 2 heures t
Fio. 58. — Variation de la résistance
en charge et en décharge.
RKSIST.ANCK INTKRIELRK 1)K L ACCUMrLATErU AU PLOMB
lîM»
gnant les plaques. Ces auteurs admettent d'ailleurs aussi une dimi-
nution de résistance au début de la décharge de 0,011 5 à 0,0038 ohm,
qu'ils expliquent par une diminution à la concentration 30 0/0
H^SO* de Tacide imprégnant les plaques.
Les résultats précédents se rapportent exclusivement aux plaques
positives. Pour vérifier que les négatives ne variaient pas de résis-
tance pendant les essais, Dolezalek et Gahl elTectuaient Texpérience
suivante : une positive à grande surface était montée entre les deux
î^égatives; l'élément déchargé jusqu'à 1 volt donnait 16,6 ampères-
Wreset la résistance montait de 0,0102 à 0,0213 ohm. A ce moment
^^ positive était remplacée par une semblable, et la décharge conti-
nuée pendant une demi-heure montrait une constance de tension et
^le résistance, cette dernière étant égale à 0,0116. ohm. La densité
^6 l'acide diminuant pendant la décharge, la mesure indiquait pour
'a résistance d'un centimètre cube d'acide 1,39 pour l'acide initial
^^ ^38 pour l'acide final.
r^^ 1 . 0,0102 , 1,39 , .. , , . .
^ooïme les rapports ■ ^. ^ et j-^ sont sensiblement égaux, on
peut en déduire que les négatives n'ont pas varié de résistance
pendant l'essai.
^®s expériences entreprises pour mesurer la variation de résistance
<liie aux négatives seules ont donné les résultats exprimés par la
h^^e 39, dans laquelle les cour-
^ I et r se rapportent à la ré-
sistance et à la différence de
potentiel d'une négative à cadre
^"^P^té de matière active, et II
* ^ aux mêmes variables d'une
''^ffative également empâtée,
™^*^ à âme. La première donne,
^^tne on voit, une élévation plus
""^P^de de la résistance fin dé-
^''Kc- Une plaque à grille don-
^^^it Une élévation moins rapide
^"^ ^a plaque à âme.
^^Hs tous les cas, cette aug-
^ïitation ne survient que lorsque la tension aux bornes de l'élément
^A déjà très faible.
pes observations de Dolezalek et Gah], on peut conclure que dans
.^pratique, où les décharges ne sont jamais poussées aussi loin, ]a
2Û
1 di
fisioi
m
Von
01 Oh
77
18
"^
^~~
^
1$
"^
-s:
N,
^
TA
\
i
n
I
1
10
/
u
_y
8
.-
0 5 10 15 10 2S minutes
FiG. 59. — Résistance des né«;atives
en décharge.
■iOO
I.KS ACCrML'LATElKS ÉLECTRIQl'KS
variation de résistance due aux positives est la plus importante.
Au point de vue pratique, on a cherché différentes formules per-
mettant de calculer rapidement la résistance intérieure d*un accumu-
lateur quelconque.
D'après Ayrton, on trouve approximativement la résistance inté-
rieure d'un accumulateur en comptant 0,<X)I5 ohm par décimètre
carré de surface de plaques positives.
F. Loppé indique les formules suivantes pour la résistance des
éléments :
ot
R = - avec les plaques Planté
R = p avec les plaques Faure,
S étant la surface ulile de toutes les plaques de l'élément, en déci-
mètres carrés ;
P, le poids des électrodes en kilogrammes.
La surface S des électrodes d'un élément est :
S=:2(/l — i)s,
« étant le nombre de plaques, et s la surface utile d*une plaque.
Ces différentes formules ne peuvent évidemment qu'indiquer l'ordre
de grandeur de la résistance intérieure, puisqu'elles ne tiennent pas
compte des nombreux facteurs qui, comme nous venons de le voir,
ont une très grande influence sur la valeur de celle-ci.
D'ailleurs, en pratique, on a peu souvent besoin de connaître la
valeur exacte de la résistance intérieure, dont la mesure est toujours
fort délicate. Ce qu'il importe le plus souvent de connaître, c'est la
différence de potentiel (qui dépend de la résistance intérieure) dans
les différents états de l'accumulateur; celte dernière valeur se dé-
termine très aisément, comme on le sait.
CHAPITRE VIII
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L'AGCnHULATEUR
AU PLOMB
Lorsqu'on mesure la difTérencc de potentiel aux bornes d'un accu-
mulateur, on la trouve essentiellement variable pendant les différents
étals de charge ou de décharge.
A la décharge à intensité constante, on constate pendant les pre-
mières minutes une baisse très rapide de la tension aux bornes ;
c'est ce qu'on appelle le « coup de fouet »; vient ensuite une période
très longue (la plus importante do la décharge), pendant laquelle la
tension ne diminue plus que très lentement. Une troisième période
de baisse très brusque indique 1 épuisement de Télément; cette par-
tie se désigne sous le nom de « crochet » de la courbe. Elle se pro-
duit eatre 1,90 et 1,70 volt, selon l'intensité.
La charge à intensité constante donne lieu à des phénomènes sem-
blables, mais en sens inverse. C'est ainsi que, pendant les premières
minutes, il se produit une augmentation rapide de la différence de
potentiel. Celle-ci continue ensuite à s'accroître, mais beaucoup plus
lentement jusqu'à la fin de la charge. A ce moment survient le déga-
gement gazeux, et la différence de potentiel croît brusquement jus-
qu'à la valeur 2,50 à 2,70 volts, dépendant de l'intensité du courant
de charge.
On sait que, si on appelle E la force électromotrice, r la résistance
intérieure, I l'intensité du courant, et e la différence de potentiel
aux bornes, on a évidemment :
€ = E -f- ri pendant la charge
et
c = E — ri pendant la décharge.
'i*J^M^
202
LES ACCIMlJLATErRS ÉLECTRIQUES
A intensité de charge ou de décharge constante, les variations de
la différence de potentiel aux bornes pourront donc provenir, et de
celles de la force électromotrice, et de celles de la résistance inté-
rieure. Connaissant celles-ci, nous pouvons étudier celles-là.
Variations de la tension aux bornes pendant les divers états de
charge et de décharge. — Dolezalek donne sur quelques points des
explications un peu différentes de celles de Gladstone et Hibbert rela-
0 1 ^ Heures
Fio. 60. — Dififéreuce de potentiel en charge et en décharge.
tivement aux variations de la force électromotrice aux différents
états.
Il représente, par les courbes de la figure 60, les variations de la
différence de potentiel aux bornes, pendant la charge et pendant la
décharge.
En charge, l'augmentation initiale AB provient de la mise en
liberté de H'SO*, par suite delà décomposition du sulfate de plomb.
Une petite diminution se fait sentir ensuite, due à une diminution de
résistance intérieure causée parla décomposition du sulfate; cette
baisse peut atteindre parfois quelques dixièmes de volt lorsque la
sulfatation est profonde, ce qui se produit, par exemple, quand on
laisse l'élément au repos à la fin d'une décharge. La lente montée
BC provient de Taugmentation de la densité de Tacide, d'une péné-
tration plus profonde des lignes de courant dans la matière active,
et d'une plus grande difficulté d'égalisation entre l'acide intérieur et
l'acide extérieur.
DIFFÉIŒNCK DE POTKNTIIilL AUX HORNKS DE I/ACCL'MULATKUR 203
Pour expliquer la partie CD pendant laquelle l'augmentation est
très rapide, Nernst etDolezalek * émettent l'hypothèse suivante: pen-
dant la charge, Tacide se sature de sulfate de plomb. A la fin de la
charge, le sulTate de plomb dissous est rapidement électrolysé, et
alors la concentration des ions Pb diminue, ce qui a pour effet,
comme on Ta vu, d'après Téqualion
^ LPbJ LPbO^J
deLiebenow, d'augmenter fortement la force électromotrice. Bien-
tôt la concentration des ions Pb devient si faible que le travail de
séparation tp est devenu égal à celui nécessité par la forma-
tion des bulles d'hydrogène gazeux à la surface du plomb. Dès cet
++ . -t-
inslantce ne sont plus les ions Pb, mais les ions H, qui sont sépa-
rés. On tirerait des conclusions analogues de ce qui se passée Télec-
Ipode positive.
A la fin de la charge, après le point D, on constate une légère
diminution de quelques centièmes de volt, diminution qui peut pro-
venir de ce que les bulles gazeuses agissent mécaniquement pour
égaliser les concentrations d'acide intérieur et extérieur.
En suivant la courbe de décharge, on trouve d'abord une baisse
brusque AE de la différence de potentiel, qui provient de ce que la
formation de sulfate a produit une diminution de concentration de
l'acide dans le voisinage immédiat de l'électrode. On constate ensuite
quelquefois un minimum E qui peut être expliqué par la formation
d'une solution sursaturée de sulfate de plomb ; on sait, en effet, que
la solubilité du sulfate de plomb baisse avec la dilution. La dimi-
nution de concentration d'acide autour de la matière active peut donc
déterminer une sursaturation du sulfate de plomb et, par suite, une
augmentation de la concentration des ions Pb, ce qui» d'après
1 équation précédente de Liebenow, provoque une diminution de la
force électromotrice.
La partie principale de la décharge se traduit par une baisse
lente EF due à la diffusion de plus en plus difficile de l'acide exté-
rieur vers l'intérieur de la plaque, et à une pénétration des lignes de
courant dans la matière activé. Cette baisse se produit d'ailleurs
d'autant plus rapidement que l'intensité de décharge est élevée.
1. Zeiisehrift f. Bleklrochemie, 1900.
*^^fT'
ÎOI
LES ACCIMILATEURS ÉLECTRIQUES
l*tç-
—
—
—
—
i%»
^m
î
^
^
±
—
=-
^
-
— f —
4-n
n
rn
n
H» j
n
n
^
a
T(M^ «H mmttits ê pêrtt/* du cemmencê0i9re
éetÊdécAê/yê
Kio. 61. — Courbes de décharge.
^
ï.'allure de la courbe dune décharge à intensité constante peut
varier avec les conditions de la
charge précédente.
Cahen et Donaldson < ont cons-
taté qu'après une charge à poten-
tiel constant, la courbe de dé-
charge d'un élément se maintient
à des valeurs plus élevées qu'après
une charge à intensité constante,
ainsi qu'on le voit d'après la
figure 61.
On doit, d'ailleurs, faire remar-
quer ici que la charge à potentiel constant, appliquée à un clément
Tuiior n** II L. A., se faisait à 2,508 volts et ne durait que quatre-
vingt à quatre-vingt-dix
minutes, rinlensilé mi-
nima étant 10 ampères,
tandis que la charge à
inlensilé constante, eiïec-
luétî à 20 ampères et
arrêtée à 2,58 volts, du-
roit de deux cents à deux
cent vingt minutes.
Les temps de charge
étant ainsi très didérents,
on peut évidemment
L'xpliquer la différence
il allure des courbes de
décharge par une con-
centration plus élevée de
Tacide dans les pores de
la matière active quand
la charge a eu lieu plus
rapidement, la diffusion
ayant eu moins d'action.
On constate également
jKKjr la même raison que
la différence de potentiel
â la décharge se maintient à des valeurs plus élevées, quand la
!, Travaux de l'Association Britannique;— Éc/fliVa^eé/ec/W^i/e, t. XVIll, p. 306.
0 (i25i5»(i^ièéijSQàî^v»Jî^Ùà!i^ii»sssis$
Têm/» en heure»
FiG. 62. — Courbes de décharge.
ZOSû
1 1 M 1
lOÎS
TvRA R
-j 2000
Décharges »
site caoaian
ùïteo-
^ 1975
te
^
^
26.0 Ampères
, -, -. — 1
"^ t900
-^
::^
K-C
'
5^
îii^
^ t^TS
^
"^
S
■ t.850
'
V
\
1825
\
\
L800
0 a25 use OiTStOO vu 1,50 iJ5 200 225 250175 ^^;i5 ^50
Temps en. heures
Fio. 63. — Courbes de décharge.
à
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L'ACCLMULATEL R 205
décharge suit immédiatement la charge, que lorsqu'il y a un in-
tervalle de repos assez long entre les deux. C'est ce qu'indiquent
licitement les figures 62 et 63, dans lesquelles la 149® décharge sui-
vait la charge après quatorze heures d'isolement, tandis que la
150' décharge avait lieu quelques minutes seulement après la charge.
Dans ces deux figures, qui se rapportent à des expériences de
C. Heim\ A est un élément à positives Planté et négatives Faure;
B, un élément à positives et négatives Faure.
Comme on le voit, dans le cas où il y a une pause assez longue
entre la charge et la décharge, la différence de potentiel descend
d'abord rapidement pour remonter ensuite à un second maximum.
On a vu que Dolezalek attribue cette partie de la courbe à la pro-
duction d'une solution sursaturée de sulfate de plomb. C. Ileim
donne une explication différente des allures des courbes dans les
deux cas. Après le repos de quatorze heures à la fîn de la charge, il
y a sensiblement égalisation entre les concentrations extérieure et
intérieure des plaques. Comme il se forme, dès le début de la
décharge, de l'eau dans les pores de la matière active, la force élec-
tromotrice diminue d'abord. Mais, par suite de l'effet Joule, et peut-
être aussi par la chaleur de dilution de l'acide sulfurique, la tempé-
rature s'élève dans les pores, et il en résulte une diminution de la
résistance intérieure, et par suite un relèvement de la différence de
potentiel. Quand la décharge suit immédiatement la charge, la force
éleclromotrice est plus élevée par suite d'une plus haute concentra-
tion dans les pores de la matière active. Au début de la décharge, la
'orce électromotrice baisse vite; mais, comme la température de
* élément est plus élevée que précédemment, il n'y a pas de variation
sensible de la température dans les pores, et la différence de poten-
'^^ baisse constamment.
Tariations de la tension anodiqae et de la tension cathodique. —
pranz Streintz ^ a cherché à se rendre compte de l'influence de cha-
cune des électrodes sur la variation de la tension aux bornes d'un
accumulateur en charge et en décharge. Il se servit pour cela d'une
électrode supplémentaire en zinc amalgamé et trouva la courbe de
décharge due à la positive très peu variable, tandis que celle donnée
par la négative montait très rapidement.
{. Elektrolech. Zeilschr., t. XXI, n- 14 à 25; 1900;— Éclairage électrique,
t. XXV, p. 435.
1 Annales de Wiedmann, n* 11, p. 344; 1889.
206
LK8 ACCLMULATEURS ÉLECTRIQUEîS
3,0
12
0,ê
OA
~
"T
1 1 1
_
_
0- *
»
_ ...
_
-. .
. „
_.
-tj
>/„
:-
= =
[j^
î' ^
p
■ SB
_
Mi
-
--
- —
"1
TT
-[-
r
j-, :z\ ;
•- »v '.
: Î-.
--
-•■'
1
'
_
ty
/
/
-H
-j-
4^
-J
p
C'était évidemment là un cas tout particulier, car on verra plus
loin que, le plus généralement, c'est l'inverse qui se passe, puisque
c'est le plus souvent la positive qui limite la capacité d'un élémenl.
Pendant la charge, Streintz trouve pour la positive une courbe qui
croît peu à peu pendant qu'à
la négative la variation est
très faible au début et qu'en-
suite la courbe reste constante.
La figure 6i * montre d'ail-
leurs l'allure des courbes ainsi
obtenues sur un petit élément
Tudor.
Ici la lame de zinc était pla-
cée dans un récipient se trou-
vant à l'extérieur de l'élément,
et rempli d'une solution de
sulfate de zinc. Ce récipient
était mis en communication avec Télectrolyte par l'intermédiaire
d'un tube recourbé rempli de la solution de sulfate de zinc et fermé
à ses deux extrémités par du papier parcheminé.
Dans la figure, les courbes P se rapportent à Télectrode positive,
p à l'électrode négative et P — /) à la différence de potentiel aux
bornes de l'élément. En charge, c'est la courbe supérieure de P
qu'il faut considérer, tandis que c'est la courbe inférieure pour j):
pendant la charge, le potentiel de l'électrode négative se rapproche,
en effet, de celui du zinc. En décharge, au contraire, il faut consi-
dérer la courbe inférieure de P et la courbe supérieure ^ de p.
Avec une électrode supplémentaire en cadmium, on obtiendrait
pour P et p des courbes semblables, mais avec des ordonnées un
peu inférieures d\ne même quantité, le potentiel du cadmium se
rapprochant davantage du plomb spongieux que celui du zinc.
Nous avons déterminé les courbes de variation de potentiel à
Heures
Fio. 64. — Tensions anodique et catho-
dique mesurées avec l'électrode-zinc.
1. Êclairaye éleclriqtieA. XVIII, p. 449.
2. On peut reconnaître ici que. pendant la décharge, c'est la négative qui limite
la capacité, son potentiel ayant varié de
O.G - 0.5 ^-- 0,1 voU,
tandis que la positive n'est pas encore k son crochet. On remarque aussi que la
charge n'a pas été terminée et que le potentiel de la négative n'a pas atteint la
valeur constante due au dégagement d'hydrogène, penflant que celui de la
positive n'a pas présenté non plus son accroissement final.
I
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L'ACCrMULATEUR 207
chaque électrode, en nous servant de Télectrode supplémentaire en
plomb spongieux libre dans le liquide. Dans la figure 65, on trouvera
rassemblées les courbes de décharge relatives à un même élément,
niais renfermant des acides
<ie concentrations différen-
tes, les indices 1, 2, 3, 4, 5
et 6 se rapportant respecti-
vement aux concentrations
14, 18, 22, 26, 30, 34'* B.
Les courbes supérieures
indiquent les variations de
potentiel des positives pen-
dant la décharge, et les
courbes inférieures les va-
riutions correspondantes des
négatives. Dans le cas par-
ticulier étudié ici (positives
et négatives genre Faure
au début de leur fonctionne-
ment), la chute de différence
de potentiel aux bornes de
l'élément provient dans tous
les cas des positives, les
négatives étant encore loin
de leur crochet, [-.es néga-
tives conservent pendant
tout le cours de la décharge
un potentiel beaucoup plus
constant que les positives ;
en revanche le crochet se produit beaucoup plus rapidement quand
la décharge a été poussée suffisamment loin, ce quia été fait dans
une expérience où la négative 5, placée entre des positives à plus
grande capacité, donnait la partie pointillée 55' comme courbe termi-
nale de la négative.
Dans la figure 66, nous avons représenté le cas d'un élément qui
avait déjà effectué un très grand nombre de décharges, et dont les
positives en plomb doux avaient augmenté de capacité, tandis que
celle des négatives avait fortement diminué.
Alors qu'au début du fonctionnement Tallure de la décharge des
négatives était donnée par la courbe pointillée presque parallèle à
0 1 Z 3 4 5
Temps en heures
FiG 65. — Tensions anodique et cathodique
mesurées avec l'électrode supplémentaire
en plomb spongieux.
208
LES AGCUMUL.\TEI;RS KLKCTIUQL'KS
l'axe des a?, après un long service, la tension cathodique (due aux
négatives) croît beaucoup plus rapidement dès le début, et le crochet
se fait moins brusquement, comme le montre la courbe e — .
On peut remarquer, d'après la figure 65, que, pendant la décharge,
l^s courbes dues aux positives diffèrent considérablement plus que
celles dues aux négatives, dans le cas de concentrations différentes
d'acide.
Ce phénomène peut être expliqué par ce fait que, dans le premier
o
a.
g + 0.30
♦ 0.20
+ 0.10
1
7
2 3 4 5
Temps en heures
l'iG. 66. — Courbes de variation de la tension cathodique en décharge.
nas, on mesure lecouplePb ] PbO', qui varie, comme on sait, avec
h\ concentration. Dans le second cas, c'est le couple Pb | Pb, dont
la valeur reste toujours nulle, quelle que soit la concentration. Les
petites différences observées ici sont dues aux variations de la résis-
tance intérieure.
Pendant la charge, on obtient les courbes représentées en figure 67,
qui se rapportent aux mêmes éléments soumis à la même intensité
el aux mêmes concentrations que dans la figure 65.
Ainsi qu'on le voit, la tension anodiquc finale est d'autant plus
élevée que la concentration de l'acide est plus forte ; c'est l'inverse
L
DIFFÉRE.NCK DK POTENTIEL AUX BORNES DE I/ACClMULATEru 209
I'*î a lieu avec les négatives, de telle sorte que la différence de
♦2.40
tWO
♦ 220
t2.10i
£♦100
ë
-010
-0.20
-030
FiG. 67. — Tensions anodiffue et cathodique mesurées avec rélcclrode
suppléineataire en pioiiib .spongieux.
potentiel finale aux bornes varie très peu avec la concentration. On
a ici les valeurs suivantes (tableau 66) :
TABLBAU 66
CONCENTRATION
fn
niFFÉRE.UE HE POTENTIEL FINALE, E.N VOLT?
Acx PoeiTivt»
ACX .NÈOATtVEA
AUX BOHNB)*
14
18
22
26
30
34
2,255
2,28
2,3 ï
2,34
2,375
2,405
0,285
0,255
0,245
0,235
0,20
0,17
2,54
2,535
2,555
2,575
2,575
2,575
ii
2\0
IJîS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Dans leur première partie, les courbes des négatives sont très
voisines, pendant que celles des positives sont très différentes, pour
la même raison qui a été indiquée à propos des courbes de décharge.
Les valeurs obtenues pour la tension cathodique à la fin de la
charge montrent que la surélévation de tension que nécessite le
dégagement d'hydrogène est d'autant plus Faible que la concen-
tration de Tacide est élevée. De telle sorte que, pour un acide suffi-
0
010
1 2 3 4 i
Temps en heures
i 10
15 20
^■"'"''"'^
\
0.20
0 30
'••.. ^
-
OfO
FiG. 68. — Courbes de variation de la tension cathodique en charge.
samment concentré, il ne doit plus y avoir décharge des ions rb sur
la négative, avec production de plomb-métal, c'est-à-dire réduction
du sulfate de plomb, mais décharge immédiate des ions H. C*est là
le même fait que nous exprimons, d'autre part, en parlant de Taug-
mentation des actions locales à la négative, lorsque croît la concen-
tration de Tacide sulfurique.
La figure 68 montre les courbes de charge relatives aux deux mêmes
négatives dont les courbes de décharge sont données en figure 66.
On constate ici que la tension finale correspondant au dégagement
d'hydrogène est plus élevée pour la négative en service depuis très
longtemps (courbe en trait plein) que pour la même négative neuve
(courbe pointillée), dans les mêmes conditions d intensité de charge
et de densité de courant, fait qui peut très bien être attribué à une
diminution de porosité et à une augmentation de résistance inté-
rieure.
U. Schoop ^ a étudié, avec Téleclrode supplémentaire au mercure,
Tallure des courbes de décharge due aux positives et aux négatives.
1. ZeUschr, f. Elektrotechnik, t. XIX, p. 102; 23 février 1900; — Éclav-age
électrique, t. XXIV, p. 62.
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L ACCUMULATEUR 211
Dans ce cas, pour une force électromolrice de Télément égale à
2 volts, on a pour la force électromolrice du couple : plaque positive
I électrode supplémentaire, la valeur 1,05 volt, la première formant
l'électrode positive ; et pour celle du couple : plaque négative | élec-
trode supplémentaire, la valeur 0,95 volt, rélecti;ode positive étant
constituée ici par cette dernière. On obtiendra donc les différences de
potentiel aux bornes de l'élément en ajoutant les valeurs des deux
lectures.
1,05 + 0,95:=:: 2,00 volts.
U. Scboop a étudié comparativement les courbes de décharge de
plaques à grille (genre Faure) et de plaques à grande surface*
(genre Planté).
âf/M/têS
Fie. 69. — Tensions anodique et cathodique en décharge, mesurées
avec l'électrode supplémentaire au mercure.
La figure 69 se rapporte aux plaques à grande surface; elle indique
les variations de force électromotrice E et de différence de potentiel e
pour la positive et la négative, avec trois intensités différentes de
décharge. Pour le régime faible, le crochet des deux plaques survient
1. Les constantes de ces plaques étaient les suivantes :
POSITIVE
NÉG.\TIVE
POSITIVK
NÉGATIVE
Poids des plaques formées
1 et séchee» à l'air (queues
A GRANDE SURKACB
A GRANDE BURPACIi
A GHILLE
A ORILI.K
corapnsfsj, en grammes...
2396
2328
12Ô0
HGO
Poids des plaques non for-
mées (sans queues), en gr..
2050
2050
• 1130
1130
Surface de contact avec
! l'acide, en décim. carrés...
34,6
3i.6
.'i, 1
5.i
Surface plane avec Tacide,
en décimètres carrés
5,75
5,75
5/i
5,'t
; Epaisseur des plaques, en
, millimètres
11
11
0
(;
L.e3 plaques à grille étaient du type Hagen. La densité de Tacide employé ôtait
i.n.
212
I.E.S ACCIIMULATKLRS ÉLECTKIQUKS
en même temps. En élevant le régime, celui de la cathode se produit
le premier. La figure 70 indique la même variation pour les plaques
à grilles empâtées; au régime faible, le crochet de la positive sur-
vient le premier; c'est l'inverse qui se produit au régime élevé.
Mugdan * a déterminé les variations de potentiel aux deux élec-
trodes pendant la charge et la décharge.
^I
hBBBBBlinm-JLn
^^^^ y^k nllm
^ 0.8
-^5fcr ÏA
J-^l_
•
i'V»m^\ |ï 1 1 \i-f,
^'^m
^
Ù ^tÀt/0S igJtfhs
l'K /
y*"
i id ëo iô io
ibo tao M i6b tèo 0 i
Q :0 0 tO
■i4
Minutes
Fio. 70. — Tensions anodique et cathodiç|ue en décharge, mesurées avec
l'électrode supplémentaire au mercure.
On a vu, à propos de la théorie osmotique (p. 150), que la varia-
tion de la force électromotrice avec la concentration doit être environ
i,4 fois plus grande à la positive qu'à la négative.
Il en résulte que si, pendant la décharge, la concentration de l'acide
diminue égalementauxdeux
U7
iO.6
Us
plaques, le potentiel de la
positive doit varier 1,4 fois
plus rapidement que celui
de la négative.
Mais la théorie montre
aussi que la concentration
diminue plus rapidement à
la positive qu'à la négative.
L'expérience vient confir-
mer ce fait, ainsi qu'on le
voit par les courbes de la
figure 71 tracées par Mug-
dan et qui indiquent les
variations de potentiel de la positive et de la négative pour une
décharge et une charge lentes. Les deux plaques considérées ici
!. Zyihchr. f. Flekli:)ch>m}e. t. XXIIÏ, p. 320; 180i); — Éclairage éleclrique,
28 avril 1900: p, 1^:*».
0
Fil.
s
Heures
71. — Tensions anodique et cathodique
en charge et en décharge.
DIFFÉRKNCK DE POTKNTIKL AUX BORNKS DK I/ACCUMULATKIJR il3
ctalenl dos plaques à grilles de mêmes dimensions et renfermant
la même quantité de Pb dans la matière active ; elles étaient montées
dans deux éléments placés en série et comparées comme potentiel,
la positive avec une positive non traversée par le courant et la néga-
tive avec une négative également isolée.
La quantité d'électrolyte était suffisante pour qu'il n\ ait pas de
variation sensible dans sa densité pendant la décharge. Les inten-
sités de charge et de décharge étaient égales.
Les courbes de la négative restent symétriques par rapport à
Taxe des abscisses; pour la positive, la courbe de charge s'éloigne
plus que celle de décharge.
Avant la fin de la charge de la positive, à 0,15 volt environ, com-
mence la décharge des ions SO* avec dégagenieat d'oxygène.
On peut constater aussi ici que 1p capacité de la positive ^st plus
faible que celle de la négative.
Mugdan représente par Téquation
;r = B log
(P - Ay)
la forme logarithmique des courbes de décharge, frétant la chute de
potentiel au temps y sur le potentiel initial ; (p — Ay) exprime la con-
centration dans les plaques, en appelant p la concentration exté-
rieure, y le temps de déchargé et A une constante dépendant du
type de plaque et de Pintensité du courant.
Sur la tension de polarisation de l'acide solfurique. — On sait
que, lorsqu'on opère Félectrolyse, en présence de deux électrodes
inattaquables par Téleclrolyte, on constate, après suppression du
courant, qu'il règne aux bornes de la cuve électrolytique une tension
qu'on appelle la tension de polarisation.
Pour qu'il y ait électrolyse, il faut que la tension appliquée soit
plus grande que la tension de polarisation. D'autre part, lorsqu'il y
a en solution différents anions et différents caillions, pour qu'il y ait
électrolyse, il suffit que la tension appliquée soit suffisante pour mettre
en liberté à la fois l'un des cathions et l'un des anions présents dans
l'électrolyte. Le Blanc ^ qui a établi ces principes, a aussi donné les
valeurs de tension de la polarisation^ relatives à différents acides,
sels et bases.
1. Zeitschr, f. phys. Chem., t. XII, p. 97.
2. Voir la Théorie des ions et VElecholt/se. p. 1*20, Ilollard.
214
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Nepnsl^ a mesuré les tensions anodiques et cathodiques de différents
ions. Ces valeurs, que Ton trouvera dans le tableau 67, sont très
intéressantes à examiner ici.
TABLEAU 67
CATinO.N>'
TENSIONS CATHODIQUES
ANIONS
TENSIONS ANODIQUES
ES TOLTS
EX T0LT8
+
Ag
— 0,78
T
0,52
+ 1
—
Cu
- 0,34
Br
0,94
+
—
II
0,0
0
1,08
+ +
Pb
4-0,17
Cl
1,31
+ +
Cd
-J-0,38
OH
1,68
-♦- +
—
Zn
+ 0,74
so»
1,9
HSO»
2,6
Elles se rapportent à des concentrations normales, c'est-à-dire ren-
p
fermant — grammes par litre, P étant le poids de la molécule-
gramme de l'élément et n sa valence.
On voit que, pour séparer Thydrogène dans Télectrolyse de
Tai ide sulfurique, il faut une tension égale à :
1,9 J- 0== 1,9 volt,
tandis que, pour séparer le plomb, il faut 0,17 volt en plus, et pour
le zino 0,74 volt en plus. D'après ce que nous avons dit plus
haut, il devrait être impossible de séparer le plomb à la cathode pen-
dant la charge de l'accumulateur au plomb et encore moins le zinc
dans l'accumulateur au zinc.
L'explication de cette anomalie a été donnée par Nernst et vérifiée
par Caspari^. Elle provient de ce fait que le travail nécessaire pour
la formation des bulles d'hydrogène à la surface d'un métal aug-
mente d'autant plus que le métal considéré a une faible capacité
d'occlusion, ce qui est le cas du plomb. En somme, la production
d'hydrogène à la surface d'un métal ordinaire n'est pas réversible ;
elle exige une surélévation de tension variable avec chaque métal.
1. licrl. Der.. t. XXX, p. loH: 1897; — la Théorie des ions, p. 123, llollard.
2. Zeilschv. physical. Chemie, l. XXX. p. 89; 1899.
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L'ACCUMULATEUR 2^5
Les chifTres donnés par Nernsl elGlaser se rapportent au platine.
Ces auteurs constituaient un circuit formé par un galvanomètre très
sensible, la cuve éleclrolytique et une force électromotrice variable.
Dans la cuve plongeaient les deux électrodes, dont Tune était un fil
. I I I i I I I I I I I I
" r T t 1 n -I- f T T n "I" '~1 ~J ■
--j-i-i-r-rrr — i-i-«-i-;-ri
-i7Tr'-+ T-|-r ri"^ '^ ^
0 0.2 0.4 0.6 0.8 l.O 1.2 1.4 1.6 1^ 2.0 2.2
Volts
FiG. 72. ~ Courbes de polarisation anodique.
de platine dont la pointe seule émergeait d'un tube de verre, tandis
que Vautre était une grande lame de platine. Dans ces conditions,
Lj LUJlLLLLIJjJlLLUJJ
^ 4 f H -i- M 4 i f H-i-H-';.îltiSbi
s ^4:^r^jB)QjCLq^^
HL
0 0.2 0.4 0,6 0.8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2.0
Volts
FiG. 13. — Courbes de polarisation cathodique.
l'intensité du courant dépend surtout de la tension de polarisation à
u pointe de platine. Le dégagement d'un gaz ou la précipitation d'un
■nétal à cette pointe se font alors sentir par une brusque variation de
l'intensité. La tension de polarisation sur la grande lame influe peu
sur l'intensité. C'est ainsi que Nernstet Glaser obtinrent les courbes
ifig- 72 et 73) relatives à la tension de polarisation anodique et catho-
iiique de l'acide sulfurique en comparaison avec la potasse. Dans les
deux cas, on obtient à la cathode un premier coude à 1,08 volt relatif
à la mise en liberté de l'hydrogène, le coude étant plus prononcé
216 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
avec Tacide sulfurique, qui renferme plus d'ions H que la potasse.
Celle-ci donne un coude très prononcé à 1,40 volt, point qui corres*
pond à la mise en liberté du potassium.
A Tanode, le premier coude, à 1,08 volt, correspond aux ions O. Il
est peu prononcé avec Tacide sulfurique, qui renferme ces ions en
très petit nombre. Vers 1,68 volt, le deuxième coude correspond
aux ions 011, très nombreux dans la potasse et plus nombreux que les
ions Odans Tacide sulfurique. EnQn, pour ce dernier, on obtient un
troisième point vers 1,95 volt; ce sont alors les ions SO* qui se
déchargent.
Dans Taccumulateur au plomb, la tension nécessaire pour séparer
à la fois les ions SO^ à Tanode et les ions Pb è la cathode est, d'après
les chiffres de Nernst,
i,90 + 0,17 = 2,07 volts,
en supposant la concentration normale, soit :
^ = 49 gr. H^SO^ par litre.
A la fin de la charge, lorsque se séparent les ions M, une suréléva-
tion de tension est nécessaire, cette surélévation pouvant varier, en
général, de 0,10 à 0,30 volt, selon la concentration de Tacide, et aug-
mentant, comme nous Tavons vu d'après la figure 67, loisquj la con-
centration diminue.
Étude de la partie initiale de la courbe de décharge. — On a vu que
la courbe de décharge peut présenter dans certains cas, au début, un
minimum. Celui*ci cependant n'existe pas toujours et ne présente
pas toujours la même forme.
U. Schoop* a récemment déterminé expérimentalement les condi-
tions de cette baisse initiale de tension*. En pratique, on a, en effet,
1. Ceniralhlaii f. Accumulaioren-, Elemenlen-und Accumobilen/cunde^ t. III,
p. 93 et 109; 1902; — Eclairage électrique, t. XXXlI,p. 142.
2. Cet auteur a expériuienté sur un élément à trois plaques (deux négatives et
une positive) du type à grille, empâtées mécaniquement. L'élément était rempli
d*acide de densité 1,17. Après dix décharges et charges, une série d'essais était
effectuée pendant laquelle l'élément était déchargé 30 fois au régime d'une heure
f22,8 ampères). Les principaux facteurs étaient notés et on déterminait la varia-
tion de la tension ainsi que celle de la force électromotrice par la méthode
d'interruption de courant. Pendant les cinq premières minutes, on faisait une
détermination toutes les trente secondes, puis toutes les cinq minutes.
DIFFKKENCK DK 1>0TENTI1:L AUX BORNES DE LAGCUMCLATEUR
>I7
souvent besoin de connaître celle-ci pour définir la capacité pratique-
ment utilisable lorsqu'on limite cette capacité quand la tension aux
bornes a baissé d'une proportion déterminée (en général on admet
une baisse de tension d'environ \0 0/0 de la valeur initiale).
En effectuant les mesures à l'aide de l'éleclrode supplémentaire
au mercure, U. Schoop a reconnu que l'in-
constance de la tension au commencement
de la décharge provient principalement des
plaques négatives. Une petite baisse sur-
vient bien aussi fréquemment aux positives;
mais cette baisse, provenant du rôle de la
diffusion, posséderait, en général, d'après
cet auteur, un autre caractère que celle des
négatives.
Pour les lentes décharges, la poche ini-
tiale de la courbe est à peine remarquable,
et cette courbe prend une valeur plus élevée
que dans le cas de décharges rapides, car
alors l'appauvrissement de l'acide à l'in-
térieur des plaques survient plus lentement
que dans ce dernier cas.
Ce phénomène se présente lorsque, après
une charge lente, on effectue immédiatement
une décharge à intensité élevée. Avec un
intervalle de repos croissant entre la charge
et la décharge, la poche de la courbe disparaît
de plus en plus rapidement.
Les courbes e de la figure 74 montrent
l'influence du repos après une charge nor-
male ; la décharge était effectuée à 22,8 am-
pères après quinze heures de repos; la
température de l'acide était 19° C, et la densité de l'acide 1,205.
Les courbes {Z se rapportent à une décharge normale en une heure;
après charge à 5 ampères, l'élément était déchargé immédiatement
à 22,8 ampères, la température de l'acide étant 20** C. et la densité 1,200.
Dans les courbes b, la décharge, au même régime que précédem-
ment, suivait immédiatement une charge à 20 ampères poussée jus-
qu'au dégagement abondant de gaz.
Après une décharge lente, en trente heures, poussée jusqu'à
1,70 volt, on chargeait à 24 ampères, puis on déchargeait immédia-
FiG. 74. — Force électro-
motrice et difTérence de
potentiel au début de la
décharge.
• *--«n»'*T»p?'r'"
318
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
tement à 22,8 ampères, et on obtenait ainsi les courbes e, à la tem-
pcralure d'acide 25** C. et la densité d'acide 1,150.
Dans les expériences (courbe d)^ la charge avait lieu à 5 ampères
seulement, et elle était suivie immédiatement d'une décharge à
â2,8 ampères; la température de Tacide était 15° C.
Dans tous les cas, la courbe de la force électromotrice (courbe
supérieure) est parallèle à celle de la différence de potentiel (courbe
inférieure).
Ln courbe c se distingue de toutes les autres par ce fait que la
tension ne baisse pas en quelques secondes à la valeur de 1,93 volt,
mais se maintient, au début, à des valeurs plus élevées. A la charge
prcoédente effectuée à 23 ampères jusqu'à violent dégagement gazeux,
on constatait que la densité de l'acide à la fin ne s'élevait qu'à 1,15,
malgré la quantité d'électricité chargée qui correspondait à la d é-
charge. On pouvait en conclure qu'une assez grande quantité d'acide
sulfurique était restée combinée à l'intérieur des plaques. Cette
densité plus faible expliquait aussi que la tension moyenne était ici
inférieure à celle des autres cas.
La courbe d est la plus expressive de toutes ; elle montre unapoche
plus arrondie que celle dea\ son minimum estatteint en deux minutes.
La température de l'acide était 15* C. au début de la décharge.
En expérimentant sur un élément renfermant deux positives et une
négative, l'auteur obtenait les mêmes résultats.
De ces expériences on peut conclure que la formation du minimum
initial de la courbe et la forme de la poche ainsi obtenue dépendent
des facteurs suivants :
1** Intensité de la charge précédente ;
2" Durée de l'intervalle de repos entre la charge et la décharge;
P Densité et température de l'acide ;
V Intensité du courant de décharge.
Lorsqu'on interrompt la décharge et qu'après un long repos
ili'lerminé on continue cette décharge à l'intensité initiale, on ne
n marque, dans aucun cas la nouvelle formation d'un minimum à la
r(Mirbe.
L auteur a comparé également les courbes obtenues avec des
plaques d'épaisseurs différentes. A cet effet, il a essayé des éléments
cutaposés d'une négative entre deux positives (pour l'étude des
nég^atives) et d'une positive entre deux négatives (pour l'étude des
positives), ces plaques étant d'épaisseurs variables : 2, 3, 4, 5, 7, 8 mil-
limètres. Il a trouvé ainsi que la poche initiale de la courbe est d'au-
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L'ACCUMULATEUR 210
tant plus accentuée et dure d'autant plus longtemps que Tépaisseur
est plus grande.
Les courbes des figures 75 et 76 indiquent les résultats obtenus,
les plaques ayant comme dimensions en surface, 180 X 150 milli-
mètres, et rintensitéde décharge étant égale à 15 ampères. La limite
pratique de la décharge est représentée dans chaque cas par le trait
interponctué. On voit que, au début, la tension aux bornes et la
force électromotrice n'atteignent Icîur valeur normale (correspon-
dante à la densité présente de Tacide) qu'après un temps d'autant plus
long que la plaque est plus épaisse : ainsi la plaque de 8 millimètres
Fio. 75. — Tension initiale pour des
plaques d'épaisseur différente.
Fi(i. 76. — Tension initiale pour des
plaques d'épaisseur différente.
exige cinq minutes, tandis qu'il ne faut que deux minutes pour celle
de 2 millimètres d'épaisseur.
Ce dernier fait montre déjà qu'il s'agit ici d'un phénomène de dif-
fusion. Comme, d'autre part, les courbes de tension aux bornes et
de force électromotrice sont absolument parallèles, sauf dans le der-
nier tiers de la décharge, U. Schoop en conclut que la baisse initiale
^/î^nsion doit être expliquée non par une variation de résistance
^ r^ieure, mais bien par une variation de la force électromotrice ^
r
^ , I^a méthode de l'interruption de courant, employée par U. Schoop, ne nous
^^«'«L * t cependant pas suffisamment précise, étant donnée la variation rapide de
y^ rorceélectromolrice après ouverture du circuit, pour qu'on puisse déduire de
^e» ^ ^tpériences qu'il ne peut pas y avoir, en même temps qu'une variation de
(t>^*<=^ électromotrice, également une variation de résistance intérieure pendant
c,ett.€î période instable du début.
220 LES ACCUMLLATKLRS ÉLKCTRIQUKS
Pour celte raison, il combat T hypothèse de Ileim, qui donne comme
cause de la poche initiale la variation de température dans les pores
de la matière active, variation qui influerait non sur la force électro-
motrice, mais sur la résistance intérieure.
Antérieurement, U. Schoop avait expliqué * ce phénomène en
admettant que Thydrogène occlus crée non seulement une diminu-
tion de surface, mais encore qu'en s'oxydant en eau il produit une
dilution de Télectrolyte, cause de la baisse de force électromotrice.
Quand Fhydrogène a disparu, en môme temps qu'une plus grande
surface de plomb spongieux devient intéressée dans les réactions,
la difTusion ramène dans la matière de Tacide plus conceniré, et la
force électromotrîce remonte.
Mais cette hypothèse ne satisfait plus cet auteur, car elle n'explique
pas le même phénomène au début de la charge; aussi se rallie-t-il à
l'explication donnée par Dolezalek qui admet, comme on a vu, la
production d'une solution sursaturée de sulfate de plomb, cause de la
baisse momentanée de force électromotrice. Une preuve de Tinfluence
d'une dilTusion de la solution de sulfate de plomb est donnée par l'ins-
tabilité plus grande de lacourbe de dccliarge au début, lorsque la charge
précédente a été effectuée à faible intensité et qu'il n'y a pas d'inter-
valle entre la charge et la décharge. Le fait que la poche de la courbe
ne se produit pas toujours ne serait pas explicable par l'action de la
dilTusion de l'acide, car dans le cas de décharge rapide la diffusion
est toujours vive, tandis que la formation d'une solution concentrée
ou saturée de sulfate de plomb dépend d'autres circonstances.
Variation de la différence de potentiel avec rintensité. — Si la force
électromotrice et la résistance intérieure possédaient, pour un état
bien déterminé de charge ou de décharge, une valeur constante, il
serait possible de calculer d'après la formule :
e =E±: ri,
la différence dé potentiel aux bornes en fonction de l'intensité. Mal-
heureusement il n'en est pas ainsi et, pour un état bien déterminé
de l'élément, la force électromotrice notamment varie avec l'intensité.
Même en appliquant celle-ci pendant un temps aussi court que possible,
le temps d'une mesure, quelques secondes par exemple, on trouve que
\. Ze'ttschr. f. Elekirolechnik, i. XIX, p. 102, 1900; — KcUiinige électrique,
t. XXIV, p. 62.
DIFFÉRKNCK I)K POÏKMIKL Al'X BOKNKS DK L'ACCUML'LATKUH 221
la force électroinotrice a momentanément varié dans le sens du cou-
rant, au{fmenlant pour un courant de charge et diminuant pour un
courant de décharge. La résistance intérieure variant enraiement,
c'est à Texpérience seule qu'on doit s'adresser pour avoir la variation
de la tension aux bornes en fonction de l'intensité.
L'étude de celle-ci, pour un courant instantané (s'il est permis
d'appeler ainsi un courant maintenu pendant deux à trois secondes),
a été effectuée par U. Schoop.
U. Schoop* a déterminé la variation de tension aux bornes d'un
accumulateur pour des intensités de décharge croissant jusqu'au
court-circuit. Les intensités étaient maintenues pendant une très
courte durée, deux à trois secondes, et les forces électromotrices
déterminées par la méthode de l'interruption de courant. Afin de
mesurer la chute de tension correspondant respectivement à cha-
cune des électrodes positive et négative, il était fait usage ici de
Télectrode supplémentaire au sulfate mercureux.
Les résultats de ces expériences sont nettement exprimés par les
courbes {fig. 11 à 82). Les figures 77, 78 et 79, de gauche, se rap-
portent a des plaques constituées par une seule pastille encadrée'.
Les figures 80, 81 et 82, de droite, sont relatives aux plaques à
grille^.
Dans la figure 77, on a tracé les courbes de variation de la force
électromotrice E et de la différence de potentiel e aux bornes de
l'élément, en fonction de l'intensité du courant de décharge. Les
figures inférieures donnent respectivement les mêmes valeurs pour
Télectrode positive et pour l'électrode négative. Dans tous les cas,
les courbes en traits pleins affectées de l'indice 1 se rapportent à
l'élément à l'état charge, et celles en traits ponctués affectées de l'in-
dice 2, à l'élément décharge après un débit de trois heures à l'inten-
sité normale de 25 ampères (pour l'élément à plaques composées
d'une seule pastille encadrée).
Pour les deux types de plaques étudiées, on remarque que la chute
1 Centmiblall f. AccumuUtloren- tnvl Elenienlenkunde^ t. Il, p. 151 ; ~ Éclairage
électrique, t. XXIX, p. 98.
2. L*élément était composé de deux p.Ksilives de 13 millimètres d'épaisseur el
de trois négatives de 9 millimètres d'épaisseur; le poids total <le Télément
atteignait 13 kilogrammes. La densitt* de l'acide était 1.18.
3. L*élément renfermait trois positives et «piatre m'^gatives de dimensioûs :
hauteur, 200 millimètres; largeur, i 2*1 millimètres; épaisseur, 3 millimètres. Le
poids total de Pélémenl (Hait égal à ."• kilopTrauimes. La densité de l'acide
était 1,18.
222
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
de tension, en fonction de Tintensité, est considérablement plus
élevée à la négative qu'à la positive. En revanche, la force électro-
motrice reste beaucoup plus constante à la négative qu'à la positive ^
I I ! T-
ttLLll-L
I I ! M I
:i:
n
^n^
•1— f
-Uj.yj_.-j-L
+T-Jf-H^-i-ri
:IiM-l:LL|_i__i.-
s-',g,
4.1 x_L
s
3 5 2-
/■ J I 11'^. I
^ ^ ^
ce
^^4-
r
-111
SSSI3 SSS5
SI l§l§ 11111$
Ce phénomène peut paraître singulier, puisqu'on sait que la
porosité de la négative est plus grande que celle de la positive
1. Ce fait est explicable, comrae nous l'avons déjà vu, par la migration <les
ions 80*, qui se fait vers la négative pendant la décharge et vers la positive
pendant la charge, de telle sorte (|ue, dans les pores de la négative, la concentra-
tion reste beaucoup plus constante que dans ceux de la positive.
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L'ACCl'MULATEUR 223
Comme, d'autre part, la résistance intérieure, qui est très petite, ne
peut l'expliquer, U. Schoop émet la supposition qu'à Téiectrode
positive Tépuisement provient du manque d'acide a Tintérieur de la
plaque ; tandis qu'à la négative il est déterminé principalement par
la nature physique et la quantité du plomb spongieux actif.
En pratique, ce ne sont pas les valeurs instantanées qui sont les
plus intéressantes, car, en général, l'application du courant dure un
temps plus ou moins long, pendant lequel il y a variation et de la
force électro motrice et de la résistance intérit^ure, de telle sorte que
Ton doit et nsidérer ici la variation de la différence de potentiel
moyenne en fonction d'une intensité constante pour un temps bien
déterminé, ou encore inversement la variation de l'intensité moyenne
en fonction d'une tension constante appliquée aux bornes de l'élé-
ment pour ce même temps.
Deux problèmes différents se présentent alors, selon qu'il s'agit
d'un temps correspondant, soit à une décharge ou à une charge com-
plète, soit encore à une décharge ou à une charge partielle. Le pre-
mier cas répond à l'utilisation la plus courante des accumulateurs;
dans le second, c'est le fonctionnement des batteries-tampon qui est
à considérer.
Nous avons déterminé, pour des décharges et charges complètes,
la valeur des différences de potentiel moyennes pour un même
élément déchargeant à des densités de courant différenles( d = 0,5
à 2,5 ampères par décimètre carré), et fonctionnant dans des acides
de concentrations différentes (1-i à 34" B.^).
Le tableau 68 contient les principales mesures intéressantes de ces
essais. Dans tous les cas, la capacité était limitée ici par les posi-
tives. Les colonnes 3, 4 et 5 de ce tableau indiquent comment, pour
i. Dans ces essais, il était fait usage d'éléments du type Faure. Les plaques
positives étaient constituées par des quadrillages en plomb antimonieux, à
augets empâtés ; les plaques négatives étaient du type à pastilles.
On choisissait six éléments absolument semblables et donnant la même capa-
cité dans les mêmes conditions d'intensité de courant, de concentration d'acide,
de température, etc., puis on réglait dans chacun d'eux la concentration aux
six valeurs, 14, 18, 22, 26, 30 et 34* B. Âpres quelques décharges destinées à éli-
miner l'influence des états antérieurs, on effectuait les décharges aux diflércnts
régimes, en arrêtant à 1,10 volt aux bornes pour les densités 0,5, 0,15 et
1.2.Î ampère : dm» et a l',60 volt aux bornes pour la densité 2,5 amp. : dm«. Toutes
les charges étaient eflectuécs au régime normal 0,5 amp. : dm<. Les différences
de potentiel étaient mesurées à l'aide de l'électrode supplémentaire en plomb
spongieux. On appliquait, pour le rendement en quantité, la valeur 0,90.
Rappelons ici que la surface apparente de plaques est égale à 2nhl, en appelant
n le nombre de positives de hauteur A et de largeur /.
LK« Ar.GLMULATErRS ÉLIXTUIQI ES
30
iilili
a: " .«
:ft «^ Ci <N :^ >*
r* r^ f ^ 00 00 00
O00-* ooo o
«D «O «O t- «O «^
r^ f^ f^ f^ <^ c^
o"o"oo'o"o"
PO PO C^ Ci I" 3C
PO art ** •* art »c
r- oc X Ci s^ —
Ci o «^ — (N Oï
o^l^ • ~ *^ *' '"
o"o'o"o'c'o"
H
ce ^
ce
-*^ PO îO Ci <N -«-
«O ÇD O O f^ f^
00 00 00 00 00 00
d'o'd'd'oo"
art PO Ci O PO «O
^ Jrt ** art art art
00 00 00 00 00 00
o'o'oo'o'o"
art f^ 00 /N — ©1
-F^ PO <N PO «* •»
00 00 oc 00 00 00
vji t^ X c: Ol o
f^ X Ci CiO o
a:
1
'i sii
O art O vjico O
«O 00 (M an 00 co
s.O ©« -* f^ — f^
1^ Ci «M art o (N
<N r' «D -*oo r'
•* Ci -* 00 Ci PO
W -^C^G^I^CI^PO
(N «^fci ci«M rtf
» PO o — r' c^J
Ci o -^ art r- <N
si =
O -- 1- (M 00 —
00 «- Ç© f- CO «O
1 1 1 M 1
-- — ÇO 1^ vji PO
00 t- f^ 1^ tr -ô
o oood o
o"o"o"d'oo
1 1 1 1 1 1
— art POîO ** —
o f* 00 00 C^ 1^
•iooooo
oo oo o"o"
1 M M 1
r- '— «* «^ Ci -^
1 ! 1 1 1 1
Il . î
1 .l
rî ^i< ec (M :.o ca
00 -^ art 00 — «o
Ci ©3 -* 00 <^^ o
o — — - '''t^l
— 'M PO X) -* çC
— 'M «o Ci '^« -^
— CI c& ^ X •«-
o (M •* 00 o art
■^ — «^ — <>♦ <N
sM'©i'N©fei©r
. ; £
a c
art o art o art o
r- ^ «o "^ fM Ci
ÇO 00 cT-^ CM^PO
Ci <N C^ (N JO o
-- i-^Ci^art f^O^
jrTo f-^ci cT--"
t- «o PO r- X -^
**• 1- X 1^ 00 r^
PO -* art r* X o
! «è 1
ë r g.
si ?
s g ^
C te
o-l 1 1 1 1
s 1 1 1 1 1
S-M 1 I 1
S' M 1 ! 1
^3 -i-
O «O Tl O fC o
«O 00 ©^ <0 O PO
00 00 Oi^Ci^Ci^O^
00 o 00 PO PO —
PO 1- 00 PO «o Ci
00 ^^^^®^
<M o Ci -^ Gv| 00
o -* art o PO «o
X X '30 Ci Ci Ci
-^ -* art, X «O «^
O ^ O Ci(N art
f-^r^i-^r-^x 00
si) =
-* ••ï'OO <0 PO »*
PO PO RM <N fM 'M
o oo'o o'o'
0-* art OOC Ci
J.-Î ..^ ^ ^ ro PO
0000^0.0^
Oiv* Ci o Ci •»
ço «o 'O «o art ïrt
o o cTcTocT
^ PO ffvl — i © PO
-»- -f- O O O O
o'o'oo'od'
t f ** -
Oi M art 00 ^ i-o
00 Ci Ci C* O^O
00 ** -o PO — o
00 — PO «- o PO
00 Ci^Ci^Ct^O^O^
^ ^ 00 — "^ o
f o Ol «C Ci <M
X Ci Ci Ci Ci o
art r- 1^ Ci « o
•^ •* «O Ci ">» ÇC
X^OO X^OO^Ci^Ci
^N ■»- ^- «^ ^- ^-
. ï £
Mi
O art O O O ïrt
T* f^ Ci (M »»?■ PO
r-^ocTcT— cvTpo
art art o :rt îrt art
o o^oo^îD^ro^eo
«jT a.-^ iO o I- 00
t- «>! «^ PO r^ o
00^-* 00 -^^OO^CJ^
-^O^r<N COPO •*
1 1 1
= ■=. S.
1 ! 1
î " 1
^J 1 1 1 1 1
<l 1 M 1 1
o
^J I 1 1 !
°I M 1 1
(M
5 1 î
5 -s 1 1
H .« ^î =
' t- -s ^ s
, 5 S ^
w+ 00 '^» o o -•♦.
^ ^ »M Tl ro PO
-+ X oi o o **
^ --- (?} (N ffO PO
^ X (M îO o **
^ -- (M ^1 PO PO
-.* X rtl « O -*
— -P. O» 5^ .-O PO
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE LACCUMl'LATEUR 225
la même densité de courant de décharge, la diflérence de potentiel
moyenne croît aux positives et décroît aux négatives, avec la con-
centration ; la différence de potentiel moyenne aux bornes est donnée
020.
010.
6-5-,
my
-^
Différences de polentiel moyennes
à la décharge
1 Adde à 34 degrés Baume
Z . 30
3 . 26
4 . 22
5 . 18
5-
"-'^^"l-j"2- 1-
0 1 Z 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Temps de décharge . en heures
Fio. 83. — Courbes des tensions moyennes à la décliar^^e.
par la différence des deux précédentes valeurs. Les colonnes 9, 10
et li se rapportent à la charge, les différences de potentiel moyennes
aux négatives étant précédées du signe — , les différences de potentiel
moyennes aux bornes (colonne il) sont, en valeur absolue, la somme
des valeurs données par les colonnes 9 et 10.
Dans la figure 83, nous avons tracé, d'après les expériences pré-
15
226 LEîS ACCUMULATEURS ÉLPXTRIQUES
cédentes, les courbes de variation de la différence de potentiel
moyenne en fonction du temps de décharge pour les différentes con-
centrations. Les courbes en trait plein sont relatives à la tension aux
bornes de Télément, celles en traits pointillés affectées de l'indice
+ ou — indiquent la variation de tension anodique ou cathodique
dans le cas où on fait usage de Télectrode supplémentaire-pliomb
spongieux.
Le tableau 68 nous avait montré que la tension moyenne aux
bornes est, pour la même densité de courant de décharge, d*autant
plus élevée que la concentration deVacide est elle-même plus élevée.
Les courbes nous indiquent qu'il en est encore ainsi lorsqu'on rap-
porte la variation, non à la densité de courant, mais au temps de
décharge. La tension anodique suit la même loi.
En ce qui concerne la tension moyenne cathodique, on trouve que
sa variation en fonction de la concentration est assez faible ; mais,
tandis que le tableau indique pour les concentrations faibles une
tension positive supérieure (ce qui signifie que c'est dans le cas des
concentrations faibles que la tension cathodique agit le plus fortement
pour faire baisser la tension aux bornes), d'après les courbes, au
contraire, on constate que cette tension cathodique moyenne est plus
élevée pour les fortes concentrations, à égalité de temps de décharge.
Cette anomalie apparente s'explique aisément si on tient compte
de ce fait que, à égalité de temps de décharge, l'intensité et, par
suite, la quantité d'électricité débitées sont plus élevées lorsque la
concentration augmente*. 11 est assez naturel, dans ces conditions,
que la tension cathodique moyenne s'élève avec la concentration,
la plus grande capacité débitée agissant à la fois sur la force
électromotrice et surtout sur la résistance intérieure pour aug-
menter la différence de potentiel moyenne entre la négative en
décharge et la négative témoin au repos.
Les expériences précédentes sont relatives à des décharges et
charges complètes. 11 convient d'étudier maintenant la variation de
tension en fonction de l'intensité dans le cas où ces opérations ne
sont que partielles, comme il arrive dans le fonctionnement des bat-
teries-tampon.
Pourla déterminer, nous avons soumis un élément ^ à des périodes
i. On se rappellera que, dans toutes ces expériences, la capacité était limitée par
les positives.
2. L'élément d'essai était du type Faure : positives à augets empâtés, négi-
tives à pastilles. Concentration de l'acide, 29" B.
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L'ACCUMUl^VTEUR 2*27
^^ décharge et de charge de temps égaux et d'intensités crois-
^ïiies.
On verra plus loin qu'il n'est pas indifférent d'effectuer ces mesures
^ ïi'importe quel état de décharge et de charge. Le tableau 120
^ la page 363 nous montrera que les positions fin charge ou fin dé-
charge sont instables.
o 30 n 90 no
Temps en minutes 0
4 5 6 7 8 9
Temps en minutes
10 11 12 13 14
ï^iG. 84. — Variation de la différence de potentiel avec rintensitr
(périodes successives de charge et de décharge).
^ d'effectuer les mesures dans la partie stable, l'élément était
*^ position de décharge et environ à 1/6 de celle-ci. La figure 8i
^ ^^Ue d'ailleurs clairement la marche des essais.
^ Prenant la valeur moyenne des différences de potentiel pendant
^ ^^^Ue des périodes de trente secondes, on peut tracer la courbe de
"«wvaUon dei différences de potentiel et forces électromotrices en fonc-
1
\
228
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
tion de la densité de courant, et on obtient ainsi les courbes * de la
figure 85.
Ces courbes peuvent être sensiblement considérées comme des
droites dans les limites ordinaires de Tintensité. Extrapolées vers
rintensité nulle, les courbes e et E aboutissent aux mêmes points,
ce qui est évident ; mais il paraît y avoir entre le point neutre de
charge et celui de décharge une petite différence (environ 0,015 volt)
C moy
Décharge
Charge
3 2 1 0 1 2 3
Oensiié de courant en Amp. . dm' 6% surface apparente de plaques
Fio. 85. — Courbes caractéristiques d'un accumulateur.
qui représente une zone d'instabilité de la force électromotrice, dif-
férente, même pour de très faibles intensités, entre Tétat charge et
Tétat décharge.
Nous avons représenté en pointillé les valeurs obtenues dans les
deux sens du cycle parcouru, et en trait plein les valeurs moyennes.
Les différences proviennent du fait que, dans la série d'expériences
1. Ces courbes peuvent servir de caractéristiques pour les accumulateurs de
batteries-tampon. Elles n'ont évidemment de signification que si on indique le
temps des périodes successives, qui est ici égal à trente secondes. Elles donnent
aussi l'indication précieuse de rintensité moyenne, pendant la période considérée,
que peut débiter ou charger Taccumulateur soumis à une différence de potentiel
constante. Dans le cas particulier donné ici comme exemple, on pourrait con-
clure des courbes que, soumis à une différence de potentiel constante de
2,26 volts, Télémeut chargerait à une densité de courant moyenne de 3 amp. : dm^
pendant une période de trente secondes.
DIFFÉRKNCK DK POTKNTIKL AUX BORNES DK L'ACCUMULATECR 229
représentée par la figure 84, dans le sens des intensités croissantes,
une charge suit toujours une décharge d'intensité plus faible, ce qui
donne pour la force électromotrice et, par suite, pour la différence de
potentiel, une valeur plus élevée que dans le sens des intensités dé-
croissantes, dans lequel une charge suit toujours une décharge d'in-
tensité plus élevée. La moyenne donne évidemment la valeur exacte.
La variation de la tension aux bornes en fonction de l'intensité est
également dépendante de la concentration. On trouvera cette dépen-
dance dans le tableau de la page 366 relatif à des décharges et
charges partielles à intensités variables et pour les concentrations
différentes 10, 29 et 40« B.
Tariationde l'intensité de courant lorsque la différenoe de poten-
tiel est maintenue constante. — Si, au Heu de charger à inten-
sité constante, on maintient aux bornes de l'élément une différence
de potentiel U constante, l'intensité du courant varie évidemment en
fonction de la force électro motrice E et de la résistance intérieure r,
d'après la loi connue :
, U-E
r
Les variations de la force électromotrice et de la résistance inté-
rieure pendant la charge permettent d'expliquer l'allure de la courbe
de charge à potentiel constant.
Les courbes des figures 86 et 87, déterminées par A.-A. Cahen et
J.-M. Donaldson^ montrent les variations de l'intensité pendant une
charge à potentiel constant d'un élément Tudor*. On voit que le
courant, très élevé au début, tombe ensuite très rapidement pendant
environ la moitié du temps de charge, par suite de l'augmentation
de la force électromotrice; la courbe baisse ensuite de moins en
moins rapidement pour tendre à devenir asymptotique à l'axe des
temps.
1 . Travaux de VAnsodation Britannique, 1899 ; — Éclairage électrique, t. XVIII,
p. 505.
2. Cet élément, du type n» II L. A., se composait de deux positives et de trois
négatives. Ses constantes étaient les suivantes :
Capacité en ampères-heure* 140 120 108
Intensité correspondante en ampères 14 24 36
Les charges au potentiel constant 2,508 volts suivaient des décharges à
36 ampères poussées jusque 1,815 volt. La densité d'acide fin charge était
de 1,173.
tm
LE§ ACCUMTJLATEURS ÉLECTRIQUKS
Ces auteurs ont constaté aussi pendant la plupart des expériences
que, tout à fait au début de la charge, le courant croît pendant
♦(uelques instants avant de descendre rapidement. En étudiant avec
^ *? JE? ^ J^ f.^ sa
Temps e/f i7v/ttjffs é pif*ttr ^ cofnm€ni:tm€t>t
Fi".. S6. — Courhe de tlmr^fe
a polenliei coitsliinL
10 2Ô3Û iû JÛ fô JO
Temps en minâtes à panir Ou Cûmmtncf
de la charge
Fio. 87. — Courbe de charge
à potentiel constant.
soin les premières minutes de charge et en faisant de très fréquentes
lectuFL's pendant cette première période, ils obtinrent Tallure initiale
représentée à |ilus grande échelle en figure 88, qui indique qu'il se
produit d'abord une première baisse rapide de l'intensité, puis que
celle-ci remonte pour atteindre un deuxième maximum avant de
buissoinormalenicnl. Cahen et Donaldson attribuent ce phénomène
à un dégagement de lliydrogène en quantité supérieure à celle
néct'ssaire pour la réduction du sulfate, d'où il doit résulter soit une
augmentation de résistance, soit une augmentation de la force élec-
tromotriee, causes de la baisse initiale de l'intensité. Ceci est une
pure hypothèse que les auteurs n'ont pas réussi à vérifier en insuf-
flant de l'air dans le liquide de façon à expulser l'hydrogène pendant
DIFFÉRENCE DK POTENTIEL AUX BORNES DE L ACCUMULATEUR 231
la charge. L'allure des courbes n'était pas modifiée par cette opéra-
l ion dont ils attribuent Tinsuccès à rinsufiîsance des jets d'air
employés.
C. Heim *, quia fait aussi de nombreuses expériences sur la charge
à polenliel constant, a constaté également le deuxième maximum
(le la courbe d'ilitensité ; mais il
l'explique d'une tout autre façon.
Dès les premiers instants de la
charge, la force électromotrice aug-
mentant rapidement, il en résulte
une baisse brusque d'intensité. Pour
expliquer le second maximum de la
courbe, Tauteur fait intervenir l'in-
fluence de la température et de la
résistance intérieure. Il admet que,
dans les premiers instants de la
charge, la concentration dans les
pores de la matière active dépasse
30 0/0, qui est le point de conduc-
tibilité maxima, et que l'augmen-
tation de résistance intérieure agit avec l'augmentation de la force
électromotrice pour faire baisser Tintensité.
La résistance intérieure de l'élément résidant surtout dans les
canaux étroits de la matière active, c'est donc en cet endroit princi
paiement que l'effet Joule doit avoir le plus d'importance. Or, par
suite de la haute densité de courant du début, il peut résulter une
rapide élévation de température en ces points. Si on considère alors
que la conductibilité de l'acide s'élève d'au moins i ,6 0/0 par degréC . ,
on peut s'expliquer, avec l'auteur, que le relèvement de l'intensité
provient de cette diminution de la résistance intérieure. Celle-ci est
d'ailleurs bientôt compensée par l'augmentation lente de la force
électromotrice, et la courbe d'intensité baisse ensuite progressive-
ment.
Cette hypothèse explique que le second maximum se produit d'au-
tant plus rapidement que la différence de potentiel et par suite l'in-
^nsilé de charge sont élevées et aussi que les épaisseurs de matière
active sont pins faibles, car alors l'égalisation de la concentration et
Tgmfis en minutes ê parti/* dt commen-
cement de ia charge
Fio. 88. — Partie initiale de la courbe
de charge à potentiel constant.
^' Blektrotechn. Zeiischr., t. XXI, n" 14 à 25; 1900: — Éclairage électrique,
UXV
p. 425.
232
LES AGCUMUÏATKL'RS ÉLECTRIQUES
celle de la température se font plus rapidement. C'est ainsi que
C. Heim a obtenu les valeurs suivantes :
Élément A
Différence de potentiel de charge,
en volts 2,402 2,502
Temps après lequel s'est produit
le deuxième maximum, en
minutes 3,4 2,3 5,5 4,3
qui se rapportent, A, à un élément à positives Planté et négatives
18S .
180 .
Î75
m
Type A
lirDécbaTge
Potentiel consunt
2,502 Volts
•S m
% iSS .
^ 150 .
Ci îêS .
5 ItO .
f^
,/
"N^
OS-
\J
^
/»_
^
S
m .
r
i
*
\
1
'
2/5
2IÙ
—""
_—
~~~
VU
ZOO
iS5
m
TypeB
Jé2fJ?àcbapffe
Potentiel constsnt
2,44^Va/às
^ iâo
% m
% '^^
^ 16S
1
\J
<
N^
^
ÎSS
,
r
/
ÎSO
l
f
H5
ô
/
i
,
1
i
Temps en minutez
Temps en minutes
FiG. 89. — Partie initiale de la courbe Fie. 90. — Partie initiale de la courbe
de charge à potentiel constant. de charge & potentiel constant. _j|
Faure, et, B, à un élément à positives et négatives Faure*. L'allure
1. Les constantes de ces éléments étaient d'ailleurs les suivantes :
Nombre de plaquer |)08itives 3
— népalives. 4
Dimensions des plaques en millimètres:
hauteur 185
largeur 170
B
4
épaisseur des positives
— négatives
Densité de l'acide
Poids total d'électrodes, en kilogrammes.
Capacité en ampères-heures :
au régime de 3 heures
— 1 heure
260
118
12 6à7
5
1,215 (25*,6B.) 1,151 (19- B.)
15,8 14,56
69
49
66
46
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX BORNES DE L'ACCUMULATEUR 233
des courbes d^intensité, déterminée très exactement par C. Heim pen-
dant les premières minutes de la charge, montre, comme on le voit
sur les figures 89 et 90, des irrégularités qui proviennent justement
des fluctuations de la force éleclromptrice et de la résistance inté-
rieure.
L'allure de la courbe de charge à potentiel constant a été déter-
minée théoriquement par P. Girault^ dans le cas d'un élément ayant
un excès de négatives et dont les positives sont à très grande sur-
face et à très faible épaisseur de matière active.
Il considère la surface active totale s de la positive partagée en
deux parties : «,, occupée par le protoxyde PbO au temps f, et «g,
occupée au même instant. par le peroxyde PbO*.
On remarquera d'ailleurs que les conclusions seraient les mêmes
en supposant la surface s^ occupée, non par du protoxyde, mais par
du sulfate PbSO', que Tauteur considère ici comme surface morte.
Appelant E| et Ej les forces contre-éleclromotrices dues respecti-
vement au protoxyde et au peroxyde ; u, la différence de potentiel
constante aux bornes de réiémcnt; p^ et p2f ^^^ résistances spéci-
fiques en ohms par centimètre carré de surface pour le protoxyde
et le peroxyde, on a évidemment pour les intensités i^ et 4 passant
au temps t par les surfaces $« et s^ :
.■,=^, (i)
El
Si
1-2 = ^^' (2)
£2
en négligeant les résistances de Télectrolyte et de la négative.
En désignant, d'autre part, par Sq la surface occupée par le per-
oxyde avant charge, au temps f = o, et par k la surface en centi-
mètres carrés de PbO transformé en PbO* par ampère-heure traver-
sant la surface s^, il vient :
0
et
«j = so + *.y^t,de (3)
0
^=g — s^zzzs — SQ-^k , 1 i^dt. (4)
1. indusirie électrique, t. VII, p. 453.
234 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
En portant cette dernière valeur dans (i), on a alors
u — El
-^ A - so - * . y" i^dt\
d'où on tire, en différentiant,
$1 = ^^. y—li,,u.
L'intégration donne :
en posant :
m =1 k . *.
h
Mais, au temps t = o, l'intensité initiale (i,)^> est évidemment
égale à :
,. . M — Ei , ,
Mo= — ;:: — ^ • [S — «o)»
Pi
et la valeur de ^^ devient :
«^ = ^^-^^.c-'«^(.s-.s•o). (5)
En portant cette valeur dans Téquation (3), puis celle de «, ainsi
obtenue dans Téquation (2), on en déduit pour l'intensité ij :
et pour le courant total à Tinstant t :
L Pi Pa J Pj
expression de la forme :
1 = A + B . c-'«', rs)
dans laquelle m est une constante pour un même élément et a la
valeur
m=k.^!-^=^. (9)
Pi
DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX B0KNF:S DE L'ACCUMULATEUR 235
A et B ne sont des constantes pour un même élément que si on
considère toujours celuî-ci dans le même état au début de la charge.
Elles ne seront évidemment pas les mêmes quand la décharge pré-
cédente aura été poussée plus ou moins loin.
P. Girault a vérifié Texactitude de Téquation (8) en comparant les
valeurs ainsi calculées aux valeurs déterminées par expérience pour
un élément Blot de 100 centimètres carrés de surface positive,
chargé à la tension constante 2,70 volts. On a pour Tintensité calcu-
lée, dans ce cas particulier,
i = 76,2 + 107,1 . e-^'^^,
Le tableau 69 montre la concordance assez rigoureuse entre le
calcul et l'expérience.
TABLEAU 69
INTENSITÉ EN AMPÈRES
INTENSITÉ 1
EN AMPÈRES
TB&IPSf
131 lll.XCTe9
TEMPS t
B5 MINUTES
expÉniKXCE
CALCCL
EXPÉRienCK
CALCCt
0
183,1
183,3
22
85,7
))
1
175
))
23
85,7
»
2
159,5
164,5
24
85,7
86,75
3
154
»
25
85,3
»
4
148,9
148,9
26
85,3
»
5
138,8
»
27
83,8
»
6
133,2
130,2
28
83,5
))
7
128,5
»
29
83,1
»
8
121,7
125,6
30
82,9
»
9
121,2
»
31
82,6
»
10
119
117
32
81,0
81,05
11
114,2
»
33
80,7
»
12
109
109.9
34
80,2
M
13
107,1
»
35
80
))
14
103,5
»
36
79,5
»
15
102,4
»
37
79,5
»
16
100
99
38
79,3
»
17
97,6
»
40
79,3
»
18
95,3
»
45
»
19
92,9
»
50
—
»
•20
90.5
91,7
60
78,55
79,40
21
87,2
»
CHAPITRE IX
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
On appelle capacité d'un accumulateur la quantité d'électricité
que celui-ci peut fournir pendant une décharge. En appelant Q cette
capacité, I l'intensité de la décharge, et t le temps de celle-ci, on a
d'une façon générale :
Q = fldL
et la mesure de la capacité s'obtient en traçant la courbe de varia-
tion de l'intensité en fonction du temps et en intégrant. Lorsque la
décharge a lieu à intensité constante, il suffît de faire le produit de
celle-ci exprimée en ampères par le temps exprimé en heures pour
obtenir la capacité en ampères-heures.
On a vu, par l'allure des courbes de décharge, que la différence de
potentiel aux bornes d'un élément qui débile baisse très lentement
pendant la plus grande partie de la courbe pour ensuite tomber
brusquement jusqu'à 0, et môme s'inverser lorsque le courant peut
être maintenu comme lorsqu'il s'agit d'éléments de capacité difté-
rente déchargeant en tension. Le point où la baisse rapide com-
mence, ce que Ton appelle le « crochet », survient pour une différence
de potentiel comprise entre 1,90 et 1,70 volt, soit en moyenne
1,80 volt, cette valeur dépendant de la rapidité de la décharge et
aussi de la densité de l'acide employé ; elle est d'autant plus éle-
vée que l'acide employé est plus concentré et que la décharge est plus
lente.
Pour montrer celte influence, nous donnons dans les courbes des
figures 91 et 92 le résultat d'expériences que nous avons effectuées
sur des éléments à plaques positives et négatives Faure. Toutes ces
courbes se rapportent au même élément placé dans des conditions
CAPACITÉ DE LACCCMUÏATPIUR AU PLOMB 237
aiirérentes ; Tindice I se rapporte à une décharge avec une concen-
"^tîon très élevée (34*^ B.); Tindice If, à une concentration normale
10 15
Temps en heures
FiG. 91. — Courbes de déchorge.
(26* B.), et rindice III, à une concentration très faible (14^ B.). La
220
1 ''0
>
g 200
1».90
M
~~
^180
""' —
1
l!..!^
--.>__,
1
■o
^
----..^^
^■"-^^
^^
Im
^
\
^
'^i.M
NlH
^U
r
Déch
arge rapide
à I > 40 Amp
ères
-
0 1
5 3
Ta
0 4
mps en mi
5 6
nutes
0 7
5 9
0
u
)5
Fio. 92. — Courbes de décharge.
%Pe 91 se rapporte à Télément déchargé à 4 ampères, et la
deuxième, au même élément déchargé à 40 ampères. Comme on le
^oit, le crochet se produit vers 1,87 volt pour la courbe I delà
238 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
figure 91, alors qu'il n'a lieu qu'au-dessous de 1,60 volt pour la
courbe III de la figure 92.
Rn pratique, il n'y a pas intérêt à descendre au-dessous du cro-
chet pour différentes raisons : d'abord la capacité recueillie après
lui est très faible par rapport à la capacité totale ; d'autre part, lors-
qu'on pousse les décharges trop loin, c'est au détriment de la durée ;
enfin, comme on doit maintenir dans les circuits d'utilisation une
tension sensiblement constante, on devrait, dans le cas de décharges
très poussées, augmenter considérablement vers la fin le nombre
des éléments en tension, ce qui augmenterait les frais d'installation
et d'entretien dans des proportions que ne compenserait pas Taug-
mentation de capacité, les derniers éléments étant d'ailleurs très
mal utilisés.
Pour ces différentes raisons, on ne doit jamais, en pratique, dépas-
ser le crochet de la courbe, et on appelle « capacité totale utilisable »
celle obtenue jusqu'en ce point. Dans ces conditions, la baisse de
tension entre le début et la fin de la décharge atteint environ 10 0/0,
en mettant à part la période instable du début, que l'on appelle le
coup de fouet.
Sur Tutilisation de la matière active. — S'il était possible d'enga-
ger dans les réactions chimiques de la décharge toute la matière
active des plaques, c'est-à-dire de transformer tout le Pb spongieux
de la négative en sulfate de plomb et tout le PbO* de la positive en
sulfate de plomb (avec ou sans une petite quantité d'oxyde inférieur),
il suffirait théoriquement de 3^^86 de Pb spongieux et de 4«%46 de
PbO'^ pour obtenir une capacité de 1 ampère-heure. D'autre part,
la consommation de H'^SO* serait au maximum, en admettant la
double sulfatation complète, 3«^%66 H'^SO* par ampère-heure.
En pratique, quand une décharge est terminée et qu'on se trouve
au crochet de la courbe, on constate que la plus grande partie du
peroxyde et du plomb sporig;iiîux est restée inutilisée et que l'élec-
trolyte renferme encore une très forte proportion d'acide sulfurique.
Si la capacité est limitée malgré cette abondance de matières
actives, c'est que, comme nous l'avons vu dans le précédent chapitre,
l'acide sulfurique, quoiqu'en excès dans le liquide extérieur, est
bientôt en défaut à l'intérieur des pores de la matière active. Kn
effet, la consommation de H'SO' est sensiblement proportionnelle au
nombre d'ampères-heures débités, tandis que la diffusion ou les
courants de concentration amènent à l'intérieur des pores une qua n-
CAPACITÉ I)K L'ACCUMULATEUR AU PLOMH 239
tité de H^SO' qui va sans cesse en diminuant lorsque les lignes de
courant pénètrent plus profondément dans la matière active, pendant
que, d'autre part, la section des pores devient déplus en plus petite,
la formation de sulfate augmentant le volume des matières actives.
On sait que la loi de Fick indique, pour la quantité d*acide diffusé,
une valeur proportionnelle à la section des pores et inversement
proportionnelle à leur longueur.
Un fait qui confirme cette assertion est, comme on l'a vu, le réta-
blissement de la force électromotrice pendant le repos après une
décharge. Or on trouve dans ces conditions qu'après un repos pro-
longé, rélément est capable de donner encore un certain nombre
d'ampères-heures, quelquefois assez élevé.
On peut en conclure que le « coefficient d'utilisation» delà matière
active déQni par le rapport entre le poids de la matière réellement
engagée dans les réactions pour une décharge (jusqu*au crochet) et
le poids total de celle-ci, est toujours très inférieur à i en pratique.
Dans des expériences que nous avons effectuées en vue de la déter-
mination de ce coefficient, nous n'avons jamais pu dépasser la valeur
0,60 ' , encore fallait-il se placer dans des conditions exceptionnelles :
décharges excessivement lentes, très faible épaisseur de matière
active, concentration élevée d'acide sulfurique, etc. Des plaques à
grilles empâtées, donnant les plus grandes capacités spécifiques
11. Comme il faut théoriquement 3»%86 Pb et 4«',i6 PbO* par ampère-heure, il
faudra compter en pratique, dans les meilleures conditions,
3^^ + 4.46
0,60 - " '^^
environ de matière active par ampère-heure. Si on considère, d'autre part, que la
masse du support entre au moins pour 35 0/0 dans la masse totale de la plaque,
on trouve un minimum de
13 86
--~- r= 21»',32 de plaques par ampèrc-hvure.
et par suite une capacité massique maxima de :
ft- „Q = 46,9 ampérea-hcurps par kilogramme de plaques.
Le rapport entre la masse d'un élément (plaques, électrolyte, bac et autres
accessoires) étant égal à 1,5 en moyenne, il faudra au minimum :
21,32 . 1,5 = 32 grammes d'élémeut par ampère-heure,
et on obtiendra comme capacité massique maxima :
^ -rr- = 31,2 ampéres-henres par kilogramme d'élérarril,
et comme énergie massique maxima :
31,2.2 = 62,4 waUs-heures par kilogramme d'élvmenl.
^M^
240 LES ACCrML'LATEURS ELECTRIQCKS
actuellement connues, oITraient à un régime normal (sept heures
environ) un coefficient d'utilisation égal à 0,35.
Avec des plaques positives d'un type à au^ets empâtés, on obte-
nait un coefficient variable de 0,34 à 0,21 pour des régimes de dé-
charge compris entre dix heures et une heure. L'épaisseur de ma-
tière active ne dépassait pas ici 3 millimètres.
Des plaques d'un type à pastilles, dont Fépaisseur de matière
active atteignait 8 millimètres, montraient un coefficient d'utilisation
variable entre 0,33 et 0,11 pour des régimes de décharge de quinze
heures à une heure.
Il convient de remarquer qu'en outre des difficultés de la diffusion^
il y a lieu d'ajouter, comme causes de faible utilisation de la matière
active, l'augmentation de la résistance intérieure, qui croît très vite
quand la proportion de sulfate de plomb atteint 50 0/0, et aussi,
comme l'a signalé Darrieus, la diminution de la force électromotrice,
qui survient également vers cette teneur en sulfate.
Quoiqu'en pratique la quantité d'acide sulfurique soit toujours
supérieure à la quantité théorique nécessaire, la capacité d'un élé-
ment peut être, dans certaines limites, dépendante de la quantité
d'électrolyte. De celle-ci, en effet, dépend la variation plus ou moins
grande déconcentration de l'électrolyte, et par suite aussi la diffusion
de l'acide, proportionnelle à la différence de concentration entre
l'acide extérieur et l'acide des pores de la matière active.
Harry Wehrlin ^ a déterminé cette influence de la quantité d'acide
sur un élément de traction (type Wûste et Rupprecht). L'ensemble
des plaques de cet élément pouvait être introduit d^ns deux récipients
de grandeur différente, le premier pouvant renfermer 1.170 centi-
mètres cubes d'acide sulfurique et le second 2.000 centimètres cubes.
La concentration employée ici était 27° B., fin charge.
Dans chacun des cas, on mesurait les capacités aux différents ré-
gimes de décharge. fiCS résultats de ces expériences sont exprimés
dans la figure 93.
Les courbes a et b indiquent la variation de capacité avec la durée
de la décharge, dans le premier et le deuxième cas. Les courbes a^
et b^ se rapportent aux concentrations correspondantes de l'acide à
la fin des décharges.
On voit clairement que la capacité est plus élevée lorsqu'il y a une
plus grande quantité d'acide dans l'élément. Mais les différences
Cenlralhlatt f. Accumxdatoven- und Elemenlenkande^ X. II, p. 33 et 45; —
i/'/Y/r/e électrique, t. XXVII, p. 221.
CAPACFTKRE UAGCUMULATEtR AU PLOMB
241
entre les deux courbes sont d'autant plus. faibles queTintensité dedé-
cliarge est plus grande. L'explication de ce phénomène est donnée
parlallure des courbes a^ et ô|, qui montrent que les concentrations
i
U ,
^
êi
5*
ai
7^-
^
"-^
^
^
rr;
T*
n J
1 — 1
r" ■>
(
i
? 2
te*
ttf X
15» %
I
Tèff^ ée ééeàÊTfft en heur§ê
Fio. 93. — Courbes de capacité et de concentration d'acide à la fin de la décharge.
d'acide à la fin de la décharge sont beaucoup plus rapprochées dans
le cas de décharges rapides que dans celui de décharges lentes.
Tarioticm de la capacité en fonction de Tintensité de décharge. —
W. PeulBBfft^ a cherché la loi qui relie la capacité et l'intensité de
déehugift. Ba effecitté pour cela des essais de capacité à différents
réginas-awr nue batterie Correns de 16 éléments type 3. Les diffé-
rentes décharges étant poussées jusqu'à la même chute de tension et
les charges ayant lieu à l'intensité normale, il trouva les valeurs sui-
vantes (tableau 70) :
TABLEAU 70
INTENSITÉ
do
DURÉE
r.APAr.iTÉ
DE LA DÉCHARGK
COtfRAXT DK DECHAROE
en
en
AMI'ERES-IIEinF.R
AMPèHRS
HEURES
10
19,8
198
45
9,75
146
18
8,5
153
20
6,5
130
27,2
4,4i
120
30
3,67
110
De ces résultats, il conclut que la relation entre le temps de décliar^a^
el Vintensîté peut s'exprimer par la formule empirique
I«. f = Const. (I)
1. ^kktrotecknische ZeiUchrifl, n" 20, p. 287 ; 1891.
16
242
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
dans laquelle I représente le courant de décharge en ampères et / la
durée de la décharge en heures. Cette équation, déduite du cas
particulier précédent, fut reconnue générale par Fauteur, la valeur
numérique de Texposant n variant naturellement avec les différents
systèmes. Pour la batterie Correns ci-dossus, on avait n = 1,47.
On trouvera d'ailleurs dans le tableau 71 suivant les valeurs de n
pour plusieurs types d'accumulateurs étudiés par Peukert.
TABLEAU 71
SYSTÈME
TYPE
VALEUR DE n
Tudor (Accumulatoren-
fabrik A.-G.)
E
1,35
ES
1,48
Pollak
SK
1,36
—
R
1,51
.Correns
H
1,72
—
Q
1,54
G. Hagen
A
1,39
—
B
1,39
De Khotinsky
N
1,55
—
X
1,55
Gulcher
A
1,38
—
G etE
1,38
L'équation (i) permet de calculer la capacité d'un élément pour une
intensité quelconque, quand on connaît cette capacité pour une inten-
sité déterminée. Soient, en effet, les capacités C et C^ correspondant
aux intensités I et I| et aux temps de décharge t eit^\ on a d'après
Téquation (1):
Comme, d'autre part,
G| = 1| . U
et C = I . t,
C, = C(1) . (2)
F. Loppe^ a vérifié également l'exactitude de cette formule et a.
on en déduit :
et
1. Bulletin de V Associât ion amicale des ingénieurs-électriciens^ Paris, t. III,
p. 7; 1897.
CAPACITÉ DK L'ACCUMULATEUR AU PI>OMB
243
en outre, dressé le tableau 72 qui ea facilite Temploi en évitant chaque
lois Télévation à des puissances fractionnaires. Ce tableau indique
les rapports des capacités à la capacité correspondant au régime de
décharge en dix heures
pour des durées variant
de vingt heures à quinze
minutes et pour des va-
leur s de n variant de 1 , 10
à 2,00.
Les résultats du ta-
bleau 72 ont été exprimés
graphiquement dans la
figure 94, dont les cour-
bes indiquent la varia-
tion du rapport des ca-
pacités en fonction du
temps de décharge pour
les difTérentes valeurs
de l'exposant n.
Le tableau 73 donne,
d'autre part, quelques
valeurs de n trouvées par
F. Loppe sur diiïérents
accumulateurs.
025 2
Durée <k la (/échange en heures
Pio. 94. — Courbes de variation de la capacité
avec le temps de la décharge.
Dolezalek a déterminé théoriquement la courbe de capacité en
fonction de l'intensité, à l'aide de la loi de diffusion de Fick.
Si on appelle c^ la concentration de l'acide extérieur, c, la concen-
tration dans les pores de la matière active, s la section des pores, et /
leur longueur, on a pour la quantité Q d'acide se diffusant en une
seconde :
Q =
D . jt (Cg — Ci)
D étant le coefficient de diffusion.
D'autre part, la quantité d'acide par seconde Q', nécessitée par le
courant d'intensité I, s'exprime par:
Q' = k\,
k étant une constante.
Pour l'état stationnaire, on a Q = Q' et, par suite,
D . s (Ce — a)
k\=:'
l
(1)
214
LKS ACCrMULATEURS ÉLECTRIQI'KS
TABLEAU 72
&
RAPPORTS DES CAPAOTÉS
1
ils
m
(It capacité correspoadant au régime de décharge en
10 heure! étant prise comme unit«) 1
n =
« =
n •=■
» =
n =
n =
n =
n =
n =
n =
-S
1,10
1,065
1,20
1,30
1,40
1,50
1,60
1,70
1,80
1,90
2,00
20
1,122
1,173
1,219
1,260
1,297
1,330
1,361
1,389
1,414
18
1,056
1,103
1,143
1,183
1,216
1,247
1,274
1,303
1,321
1,342
16
1,044
1,081
1,115
1,144
1,170
1,193
1,214
1,232
1,249
1,265
15
1,038
1,070
1,098
1,123
1,145
1,164
1,182
1,197
1,212
1,225
14
1,031
1,053
1,081
1,101
1,119
1,135
1,149
1,161
1,173
1,183
12
1,017
1,031
1,043
1,053
1,063
1,071
1,078
1,084
1,090
1,095
10
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
9
0,991
0,983
0,976
0,970
0,966
0,961
0,958
0,954
0,951
0,949
8
0,980
0,963
0,950
0,938
0,928
0,920
0,912
0,906
0,900
0,894
7
0,968
0,942
0,921
0,903
0,888
0,875
0,864
0,853
0,845
0,837
6
0,955
0,919
0,887
0,864
0,844
0,826
0,811
0,797
0,785
0,775
5
0,94i
0,892
0,852
0,821
0,794
0,771
0,752
0,735
0,720
0,707
4
0,920
0,858
0,810
0,770
0,737
0,709
0,686
0,666
0,648
0,632
3
0,896
0,818
0,758
0,709
0,669
0,637
0,509
0,586
0,566
0,548
2
0,864
0,765
0,678
0,631
0,585
0,547
0,515
0,483
0,467
0,447
1
0,811
0,681
0,558
0,518
0,464
0,422
0,388
0,359
0,336
0,316
0,75
0,790
0,649
0,550
0,477
0,422
0,379
0,344
0,316
0,291
0,274
0,50
0,762
0,607
0,500
0,425
0,368
0,325
0,291
0,264
0,242
0,224
0,?5
0,715
0,5il
0,427
0,349
0,29i
0,251
0,219
0,194 0,174
0,158
TABLEAU 73
TYPES D'ACCUMULATEURS
VALEUR n
Rfp^p (A ' Dinin constructeur)
1,55
1,45
1,32
1,58
1,20
1,37
1,58
1,25
1,36
1,35
1,47
1,40
1,38
1,40
2,00
1,26
1,53
1,30
EDsteio. tvoe A
_- — M
— _ S
F&bius Ilenrion
Valls et C'« fF S VJ Industriels, série A
1 — — Décharge rapide, série B
— — Grande capacité, série C
I Giilcher. Stationnaires
— TransDortables
Mouterde, Chavaud et Georce
Pevnisson fPautier frères à Ansouléme)
Société française de l'accumulateur Tudor
Société française pour la pulvérisation des métaux. ,
Société pour le travail électrique des métaux
Société suisse de Marly-le-Grand (système Pollak)...
Poste Cixe, décharge ranide. tvoe R
Société suisse de Marly-le-Grand. Types SK et trans-
portablcs
CAPACITÉ DE L'ACCUMUIATEUR AU PLOMB
2i:i
Après la fermeture du circuit de décharge, ce sont* les couches
extérieure^ de la matière active qui travaillent les premières; Faction
électrolytique pénètre ensuite à l'intérieur de la matière proportion-
nellement à la quantité de courant. On peut donc écrire :
lz=k' .l.t.
Pendant la déchargé, la section des pores diminue considérable-
ment par suite de la transformation de PbO^ et de Pb spongieux en
PbSO^. Cette variation est également proportionnelle à là quantité
d'électricité, de sorte que, si on appelle SqIgl section initiale, on a pour
la section après le temps l:
s=zSq — k' ,1 . t.
Quant à la valeur de c, — Ci, elle peut être considérée comme cons-
tante. En effet, quel que soit le régime de décharge, celle-ci est en
général terminée lorsque la force électromotrice baisse de 0,2 volt.
Comme la force électromotrice ne dépend alors que de la baisse
^e concentration dans la matière active, Cg — c, possède une
valeur constante.
Eu plaçant ces différentes valeurs dans Téquation (1) ci-dessus, il
vient:
"^ Gl B étant desconslantes. Si on appelle C la capacité, on a C = I . i
^'^'éçuation devient:
B
C=:
A+l
(2)
O'ezaJek a vérifié expérimentalement cette loi : la courbe en traits
Sû
90
V
Sa
\
\
\
V
K
•**^
.^
'=^
^
..^
\ — /
*
0
\ — ?
1 i
ô 'i
s J
i 3
S -i
y M
F»r.
-9r..
Ampères
; pratiaui
avecilntensité de décharge.
V^ ^e \^ ligure 95 représente la variation observée de la capacité
Courbes théorique et pratiaue de la variation <le la capacité
Je * "
246 LP:S ACCUMULATErRS ÉLECTRIQUES
en fonction de Tintensilé pour un accumulateur, et la courbe en traits
pointillés la variation calculée à Taide de Téquation (2), dans laquelle
on a fait :
A = 28,9 et B = 2632.
On voit que les deux courbes sont très voisines aux faibles inten-
sités et s'écartent aux intensités plus élevées. C'est qu'en effet la loi
de Fick n'est applicable que pour les faibles différences de con-
centration, condition qui n'est pas atteinte avec les régimes élevés
de décharge; pour ceux-ci, l'équation {i) n'est donc plus valable.
liiebenow * a trouvé comme formule empirique pour les intensités
faibles :
M
C==
i +al
dans laquelle C est la capacité, I l'intensité et M et a des constantes.
Cette équation est identique à celle (2) déterminée par Dolezalek.
Comme formule empirique générale, Liebenow ^ a donné :
c = -^,
« (3)
A' et a étant des constantes.
Ces équations n'étant valables que pour les décharges à intensité
constante, ce dernier auteur a traité théoriquement le cas de décharges
à intensité variable.
Si on appelle Ct la quantité d'électricité qu'on peut encore tirer
d'un accumulateur qui a déjà déchargé quelque temps à l'intensité i\
on peut écrire :
C/ := Gmax — / idt — / rfc*,
t/ 0 t/ 0
Cmax étant la capacité maxima qu'on peut obtenir avec une inten-
sité très faible, I idt étant la quantité d'électricité prise après le
temps t, et / dct représentant la capacité latente de l'accumulateur.
Cette dernière quantité dct, dont la valeur s'annule pour les faibles
régimes, dépend du temps dt pendant lequel le courant i a agi ; elle
1. Zeitschrift /*. Eleklrochemie, t. III, p. 71 ; 1896.
2. /</., t. IV, p. 58 ; 1897.
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 247
est de plus fonction f (i) de Tintensité et f (0) du temps 0 écoulé
depuis le commencement de la décharge. On peut ainsi écrire :
dct = <f{i) .fWdt
et
Q = Couu - fj^i + ç (i) . r(e)] dL
(4)
Pour déterminer les fonctions <p (i) et /"(O), on peut utiliser Téqua-
lion empirique (3) ci-dessus. Dans ce cas, on a évidemment :
C« = o, ^ = 9 et i et 9 (i) = Const.,
puisqu'on a affaire ici à une décharge complète à intensité constante.
^ équation précédente devient alors :
0 = G»., — it — ç (i) ffWdtj
ou eucore :
En identifiant avec Téquation (3), il vient :
^jrf{t)dt = a . f-«'\
^1 on place ^-^ = k, on trouve alors :
fnt)dt = lto.\
^'^Ho par différentiatipn et en faisant / = 6 :
2A- V8
|i. ^^l^stituant les valeurs de <p (e) et de f(b) ainsi obtenues dans
^^ïi (4), on obtient finalement :
/.('+i^)"''
Cr = C„„- / (l+-^Urf<, (5)
H8
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
dont les constantes se tirent de Téquation (4) pour les décharges à
intensité constante, [^'intégration s'effectue quand on connaît i en
fonction de t^ ce qui est rare ; en pratique, on décompose la décharge
en un grand nombre de décharges unitaires. Si on veut se servir de
cette équation pour la détermination de la grandeur d'un élément
pour un débit donné, on mesurera d'abord les constantes C'n,«et a'
pour une surface de plaque de 1 décimètre carré. Si la surface cher-
chée est de n décimètres carrés, Cmu devient nfois plus grand, eia n
fois plus petit, de sorte qu'on a pour une décharge complète, pour
laquelle C^ = o,
= nc ™.. - r uit-^f / 4
dt.
D'après les données, on calcule :
et
et il vient alors :
/.
idt = B,
îli-=-
"=2Â +
\/b^W'
en faisant également Cma» = A.
Cette équation permet de calculer la surface n de plaque à adopter.
Afin de rechercher la loi qui relie la capacité et l'intensité de
décharge, S. -A. Montel* considère un pore de
la matière active, ayant la forme cylindrique
représentée en coupe par ABCD {fig. 96). Pen-
dant la décharge, la sulfatation de la matière
active provoque une diminution de volume de ce
pore dont les limites deviennent MpC et D^N.
Les points M et N se rapprochent de plus en plus,
et il arrive un moment où la diffusion devient
presque impossible, et la capacité est limitée par
manque d'acide à l'intérieur de la matière.
On peut admettre que la surface totale des pores est beaucoup
plus grande que la surface extérieure de la plaque, et que cette der-
nière peut être négligée devant la première.
1. Centralblatt f. Accumulatoren und Elementenkunde, t. II, p. 233; !•' sep-
tembre 1901; - Eclairage électrique, t. XXIX, p. 403.
Fio. 96. — Pore dans
la matière active.
CAPACITÉ DE L'ACCrMUI^\TEUR AU PLOMB 249
Dans ces conditions, si on pose :
Ap = A, AM = n, AO = a et MO = x,
là variation de volume v que subissent les pores, pendant le temps t
depuis le commencement de la décharge, peut s'exprimer par
v = Kit, (\)
' étant rintensité, ou bien encore par :
V = Kc, (2)
SI on rapporte le temps t à Tépuisement de la plaque, et qu'on
appelle c la capacité que fournit la quantité de matière active qui
entoure les pores considérés.
rour rechercher la fonction
h = f{t), (3)
û après laquelle Faction chimique pénètre à l'intérieur^ on peut
supposer que le point M se meut sur la lig^e droite OA d'après
^ na^nne loi. Il est évident, en effet, que, au fur et à mesure
^6 le point M s'éloigne de A, la vitesse de son mouvement diminue,
pwce que le sulfate de plomb déjà formé autour de l'ouverture des
porea^ rend plus difficile la formation de nouveau sulfate, le contact
®nlre 1^ acide et le peroxyde étant ainsi contrarié.
"lais, simultanément, les mêmes difficultés se présentent pour la
pénétration de Tacide vers l'intérieur, car, la section des pores deve-
i^ant de plus en plus petite, la diffusion de l'acide devient de moins
en Qc^oins active. On est donc en droit de supposer qu'une même loi
wlie les deux phénomènes.
En appelant p l'angle AjîM, on a :
. n
tang ? = -
<^>^Br suite,
n = tang?nO; (4)
ar= a- langer (0. (5)
^ '^mplaçant Ki par la constante K', il vient alors :
V — K'r. (6)
'^■"^y^-
•^-r
250
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
D'autre part, la variation du volume v est donnée géométrique-
ment et est égale à :
V = hna^ — - {jzà^ + KX^ -h ^-ahzx^)-
0)
Les pores ont été jusqu'ici considérés comme illimités dans le sens
de la longueur. En réalité, il y a lieu de considérer la surface termi-
nale intérieure CD [fig. 97). En fait, quand Fac-
tion chimique arrive en CD', la situation est la
même que lorsqu'elle a lieu sur Cp. Comme
CD' < Cp, Tacide parvient plus rapidement en
D' qu'en p. Il en résulte que tang p aurait ainsi
tendance à diminuer; mais, en réalité, cette action
devient très petite, car elle se produit au moment
de Tépuisement de la plaque.
Tang p varie aussi avec la densité du courant de décharge.
En appliquant les formules ci-dessus dans le cas d'une décharge
complète pour laquelle a? =: o, on obtient :
FiQ.97. — Pore dans
la matière active.
2 1
3 tang p
(8)
Si la densité de courant augmente, tang p doit croître aussi.
Dans ce cas, la différence de concentration entre l'acide à l'entrée
des pores et l'acide à l'intérieur augmente, et il se forme une quan-
tité de sulfate proportionnellement plus grande à l'entrée des pores.
Dans le cas de faibles intensités de décharge, tang p possède déjà
une valeur relativement élevée, parce que l'action chimique a lieu
pendant la plus grande partie du temps, seulement à l'entrée des
pores.
Si on appelle S la valeur que possède tang p lorsque la formation
de sulfate commence à varier avec le courant de décharge et F (t)
une fonction de i, on a :
tang p — S = F(î).
w
Le nombre total de pores étant égal à N, la variation du volume
total V et la capsTcité totale C deviennent égaux à :
V=:Nl'
et
C = Nc.
i
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 251
Par suite :
1^ (10)
~S+F(i)'
et
~S + F(i)'
00 encore, R étant une constante,
formule qui donne la variation de capacité d'une plaque positive ou
flég-ati^e en fonction de l'intensité, de telle sorte que la variation de
^f>acîté d'un accumulateur, en fonction de l'intensité du courant de
feharge, peut s'exprimer par :
Q + ?(I)
^ee Q^ étant des constantes et <p (I) une fonction de l'intensité 1 de
^» Taisant
tang ? = Q + 81, (i4)
^®*^*^t: une consUnte, on a d'après (13) :
^ ^^» peut écrire :
^ = rf7.- (*•')
\ >* X étant des constantes.
Qvi retrouve ainsi la formule empirique donnée par Liebenow pour
les faibles densités de courant de décharge. Quand on a affaire à de
fortes intensités de courant, tang p devient très grand et l'ouverture
des pores est obstruée par la couche de sulfate AœO, OBy {fig. 96),
qui s'oppose à la diffusion, et la formule (14) n'est plus valable.
On a vu que Liebenow donne alors dans ce cas la formule empi-
rique
dans laquelle A et B sont des constantes et t le temps de décliarge.
On reconnaît facilement que, par l'augmentation de la densité de
courant,— de (17) croît plus lentement que I de (16), ce qui s'ac-
252
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
corde pleinement avec les observations ci-dessus relatives à la for-
mule (14).
Bien entendu, ces différentes équations (16) et (17) ne sont valables
que pour les intensités de décharge constante.
Influence de répaisseur delà matière active sur la capacité. — Nous
avons déterminé expérimentalement la variation de la capacité en
fonction de l'épaisseur de matière active. A cet eiïét, des plaques à
grille d'épaisseurs différentes, mais de même forme et possédant la
même surface active, étaient empâtées, puie formées en positives et
essayées dans les mêmes conditions; on déterminait ensuite pour
chacune d'elles la courbe de variation de la capacité en fonctioa de
rintensité au début du fonctionnement, en prenant la moyenne d'un
cycle complet d'intensité. Les courbes obtenues satisfaisaient d^ail-
leurs à la formule de Peukert, et pouvaient être représentées par les
équations :
I''»*. t zn 63,3 pour répaisseur 1 1,0 mm.
IM«.r = 51,5 — 7,3 —
3,8 —
les plaques ayant une surface totale active d'environ 4<*"*,3 (surface
de contact de la matière active, avec l'électrolyte sur les deux
faces).
La concordance était satisfaisante pour des limites assez étendues
de l'intensité, ainsi qu'on le constate d'après le tableau 7i.
TABLEAU 74
ÉPAISSEUR DE LA
MATIÈRE ACTIVE
INTENSITE
DU COURAMT DE
11,0
mm.
7.3
mm.
3.8
mm.
décharge en ampères
CAPACITÉ
CAPACITÉ
CAPACITÉ
CAPACITÉ
CAPACITÉ
CAPACITÉ
OBSinVÉE
C A L ce L É B
OBSERVÉE
G A LCl- LÊB
0B8BBTÉB
calcclAb
2
48,5
48,6
38,4
39,6
3i,0
31,1
5
35,2
34,3
27,5
27,9
22,6
22,0
8
29,0
28,7
23,0
23,4
17,9
18,4
CAPACITÉ DK L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
253
11 est intéressant de remarquer que, dans les trois cas, la valeur 4e
l'exposant n est constante.
En exprimant, d'après ces expériences, la variation de la capacité
supfacique en fonction de Tépaisseur de matière active, on trouve
pour les différentes
densités de courant
fcs courbes de la fi-
gure 98, qui peuvent
^<i*e considérées dans
'eslîmitesd*épaisseurs
choisies ici comme
^l«nt sensiblement des
«'roîtes, dont le coef-
fent angulaire dimi-
^^^ lorsque croît la
^Jeusité de courant, ce
Jl"i signifie que, plus
"^^©11 site de décharge
^t élevée, et moins on
^^g'ne, au point de
^® <lo la capacité, à
" ^K^dre des épaisseurs
^^^s^ntes de matière
^^live. L'explication
^st. assez simple.
^s(
01 23456789 10
Epaisseur de la matière active, en millimètres
Fio. 98. — Courbes de variation de la capacité de
plaques positives en fonction de l'épaisseur de la
matière active,
^^'on sait que la
j^^^ciité est limitée, dans ces différents cas, par le défaut d'acide
^_, ^ I^s couches profondes de la matière. Dans ces conditions, il
^^îdent que la diffusion jouant un plus grand rôle dans les
^^^ges lentes, Vaugmentation de capacité en fonction de Fépais-
^xyt se fera plus rapide que dans le cas des décharges à intensité
élevée..
Nous avons représenté en pointillé, pour les deux courbes extrêmes,
Vallare probable de la partie correspondante aux épaisseurs très
faibles de matière active, épaisseurs qu'il devient très difficile de
déterminer exactement.
Il convient d'ailleurs^ de remarquer que les épaisseurs portées ici
étant celles des plaques qui ne possèdent pas d'àme, en réalité
ïépaisseur de matière active qui travaille n*est que moitié de celle
indiquée. Ceci est important pour la comparaison avec des plaques
234
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
genre Planté, dont la matière active ne travaille que d'un côté, Tautre
étant en contact avec le plomb.
L'allure des courbes ci-dessus montre qu'entre les épaisseurs
expérimentées ici la variation de la capacité Q en fonction de
1% paisseur e en millimètres peut se représenter empiriquement par
la formule :
Q = a + 6 (e — 3,5).
Nous avons calculé la valeur de ces deux constantes a et 6 pour
chacune des densités de courant employées, et nous avons recherché
la loi de variation de ces valeurs en fonction de la densité du cou-
rant d. Entre les densités de courant 0,5 et 2,5 ampères par
décimètre carré, on trouve ainsi qu'on peut exprimer a çX h par les
équations :
rf« . a = C,
rf" . 6 = C,
Cl et C étant des constantes, et n un exposant ayant la même
valeur dans les deux cas.
Ces trois équations permettent ainsi d'exprimer la valeur de la
capacité en fonction des deux variables : épaisseur de matière
active e, et densité de courant d. On obtient alors ici :
3,71 + 0,438e
Q exprimant la capacité surfacique en ampères-heures par décimètre
carré de surface totale active, e étant exprimé en millimètres et d
en ampères par décimètre carré de surface totale active.
Cette formule empirique n'est valable que dans les limites ci-des-
sus indiquées. Elle n'est évidemment pas générale et se rapporte à
Tempâtage spécial étudié, ainsi qu'à la densité d'acide adoptée (1,25
dans ce cas).
Si, au lieu de prendre la capacité initiale des plaques positives
étudiées ici, on considère leur capacité maxima obtenue après un
iiumbre de décharges variable avec l'épaisseur, on trouve que la
droite représentative de la capacité en fonction de l'épaisseur de
maliére active s'infléchit vers l'axe des ^', à partir de l'épaisseur 7 à
8 millimètres (rappelons que cela correspond à 3,5 à 4 millimètres
d épaisseur sous laquelle travaille la matière active).
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
255
Une formule empirique différente de la formule ci-dessus a été
donnée par Liebenow. D'après cet auteur, on aurait pour la capa-
cité Q:
A et a étant des constantes, I l'intensité de courant, et e Tépais-
^eur de la plaque.
Des essais entrepris sur des négatives du même type que les
positives qui viennent ,3
d'être étudiées ont
donné les résultats
^^ppitnés parles cour-
bes de la figure 99.
On trouve ici que
^ capacité, pour les
"■agîmes lents, . croît
beaucoup plus rapide-
ïHent avec l'épaisseur
^® n^^tière active que
ans le cas des posi-
*^^s ; aux régimes
^pides, la capacité
^**''» *au contraire,
^lïis vile en fonction
II
paisseur.
convient de re-
a
/
/
/
h
y
/
/
/,
/
e
> 12
/
/
/
s
/
/
j
/'
|io
0
/
4
•1 9
/
/
/
--
■0
"e 8
/
/y
/.
^
e
"O
Î3 7
^y
y^
^/
/
^
^
fy,
(/
y
r
Z
Xi ^
ïi
^
ea.
E
«c 4
r
^
9-
-—
. ^
0.23
3 An
ip.:dl
n<
9
0,46
0.93
1.39
1.86
2.32
3.49
8
3
^'^rq^er que ces va-
eurs se rapportent à
* ^^pacité initiale, la
^Paoîté des néga-
^^a baissant, comme
^ le verra plus loin,
P^^^a^nt le fonction-
^^^Til, et cette baisse
teisant d'autant
^ ^ (Rapidement que l'épaisseur de la matière active est plus faible.
^^^ftnenoe de la porosité de la matière active sur la capacité. — La
" . ^^îté de la matière active exerce une grande influence sur la capa-
^> poisqu'en effet c'est d'elle que dépend la section plus ou moins
01 234 56789 10 11
Epaisseur de laroatiére active .en millimètres
FiG. 99. — Courbes de variation de la capacité de
plaques négatives en fonction de l'épaisseur de la
matière active.
256
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
grande offerte par les pores et, par suite, la diffusion plus ou moins
active et Tutilisation plus ou moins profonde de la matière.
En laissant de côté les plaques à formation autogène, et dont la
matière active est constituée électrolytiquement ou électrochimique-
ment aux dépens du plomb du support, on peut déterminer, pour les
plaques qui se composent d'un support quelconque empÀté de matière
active, quelles conditions on doit réaliser pour obtenir la plus grande
porosité possible.
On peut appeler densité apparente de la matière active le rapport
de la masse de Pb ou de PbO^ (selon qu'on envisage la négative ou
la positive) au volume total occupé.
J. a porosité pourra alors être exprimée parle rapport entre la den-
sité réelle et la densité apparente.
La densité apparente du plomb spongieux ou du peroxyde résul-
tant d'un empâtage déterminé doit dépendre évidemment:
P De la densité apparente du sel ou de Toxyde de plomb employé ;
i*" Du rapport entre la masse moléculaire du plomb spongieux ou
du peroxyde et celle du sel ou de Toxyde de plomb employé ;
3** De Taddition de substance étrangère soluble ou volatile. Dans
ce dernier cas, laugmentation de la porosité est évidente.
Pour étudier les deux premiers cas, il est intéressant de comparer les
densités des différents oxydes et sels de plomb employés ordinai-
rement.
Dans le tableau 75, nous avons réuni quelques-unes de ces valeurs
qui se rapportent aux densités réelles.
TABLEAU 75
SUBSTANCES
DENSITÉS
Plomb mélalliaue
ii,4
8,9
9,3
9,4
1,0
6,2
5,7
Minium
Litharffe
Peroxvde anh vdre
— hydraté
Sulfate dp nlomb
Chlorure de plomb, fondu
Quand il s'agit de substances pulvérisées, comme le minium ou
la litharge employés ordinairement, la densité apparente, obtenue
iii tassant à la main la matière dans un volume déterminé, est beau-
\
À
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
257
coup plus faible qae la densité réelle et peut varier diaprés le degré
de blutage. Elle est en général de 4 à 4,5, le minium étant presque
toujours un peu plus léger. 11 est évident que la matière active sera
d'autant plus poreuse que la substance employée aura une densité
apparente moindre.
La porosité dépendra en outre du rapport entre la masse de Toxyde
oa du sel de plomb empâté et la masse du Pb ou du PbO' corres-
pondant. Le rapport entre la masse moléculaire des différents sels
et oxydes de plomb et celui du plomb sera donc intéressant à ce point
de vue. Nous avons résumé ces valeurs dans le tableau 76.
TABLEAU 76
SUBSTANCES
FORMULES
■ASSIS MLlCHLilRIS
umiT m lisszs mtcuuius
pour 1 Pb
Plomb métallique..
Minium
Pb
Pb30A ^^i
PbO
PbOa-
PbSO*
PbCl*
207'
3.228
223
239
303
278
1,00
1,10
^,08
1,15
1,46
1,34
Lilharge
Peroxyde,.
Sulfate de plomb..
Chlorure de plomb.
On peut conclure de ce tableau que, de toutes les substances ordi-
nairement employées, c'est le sulfate de plomb qui donne la plus
grande porosité; vient ensuite le chlorure, puis les oxydes dans
Vordre décroissant d'oxydation.
Bans les empâtages d'oxydes et d'acide sulfurique, on aura donc
intérêt, au point de vue de la capacité, à partir d'un oxyde aussi élevé
<iue possible et à former le plus possible de sulfate de plomb.
Nous avons vérifié ce fait en déterminant la capacité d'un quadril-
le différemment empâté. Le tableau 77 exprime les résultats obte-
nus, les plaques étant, dans les différents cas, déchargées à la même
intensité, avec la même concentration d'acide.
On y voit que, pour un empâtage donné, la capacité initiale de la
plaque croît avec la proportion de sulfate, et que, pour une même
proportion de sulfate, la capacité est supérieure quand on choisit un
oxyde plus élevé.
l- Nous admettons cette formule théorique, quoique les miniums du com-
merce s'en écartent plus ou moins et soient en général moins riches en oxygène.
n
258
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLBAU 77
NUMERO
de reasai
KMPATAGE
GOlPOSITlOIKUliTlUlStCU
en 0/0
CAPACITÉ INITIALE
de la plaque peroxydée
en ampère»-heurea
I»bS04
PbO
PbOî
1
2
3
4
5
Litharge-acide sulfu-
rique
no
20
48,5
20,i
53,0
50
80
29,8
62,15
10,0
21,7
17,75
37,0
6,0
5,0
7,3
5,9"
8,0
Lilharge-acide sulfu-
rique
Minium-acide sulfu-
rique
Minium-acide sulfu-
rique
Peroxyde- protoxyde-
acide sulfurique.. .
Quanta la valeur des densités apparentes du plomb spongieux ou
du peroxyde, on peut admettre qu'elle varie, d'après les différents
empâtages ordinairement employés, de 3,0 à 4,0 pour le premier, et
de 3,5 à 4,5 pour le second. .
C'est ce qui ressort du tableau 78, dans lequel on a mesuré la den-
sité apparente de la matière empâtée, dont on a déduit, d'après la
composition chimique, celle du Pb et du PbO^, en supposant, évidem-
ment, qu'il n'y ait ni contraction ni dilatation pendant la formation.
TABLEAU 78
EMPATAGE
COMPOSITION DE LA MATIÈRE
AVA.M POHMATIOX
DENSITÉ APPARENTE 1
DK l'eM-
PATAOg
(meauréc)
Dl' Pb i9oy'
r.IEITX
(correapoD-
danie)
Dl' Pb0«
(correapoD-
dante)
Minium-acide sulfu-
rique
12S0»Pb, 60PbO, 28PbO«
5,2SO»Pb, 66,3PbO, 28,5Pb02
n,2S0«Pb, 88,8PbO
53SO«Pb, lOPbO, 37PbOa
90PbC12, lOZnCl^
4,45
4,59
4,47
4,36
4,70
3,90
4,02
4,02
3,15
3,15
4,.-;o
4,64
4,02
3,63
3,63
Minium-acide sulfu-
rique
Litharge-acide sulfu-
rique
Peroxyde-proto-
xyde-acide sulfu-
rique
Chlorures de plomb
et de zinc, fondus.
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 259
On retrouve bien ici la vérification pratique des lois précédemment
établies relativement à la porosité.
Influence de la concentration de l'acide sulfuriciue sur la capacité.
— La capacité de Taccumulateur croît avec la densité de Tacide sul-
furique employé, jusqu'à un maximum, pour décroître ensuite avec
les densités très élevées.
La densité correspondant au maximum de capacité a été trouvée
égale à 1,1 (16 0/0 d'acide SO^H^) par Heim; de 1,22 à 1,27 (30
à 34 0/0 d'acide) par Earle, et de 1,22 à 1,25 par Schenek.
Dolezalek admet que le maximum de capacité doit correspondre
au maximum de conductibilité de Tacide, soit à la densité 1,224
(300/0 H*SO^), et il explique ce phénomène de la manière suivante :
Au commencement de la décharge, les lignes de courant partent
d'abord des couches extérieures de matière active, où elles trouvent
une résistance intérieur^ moindre. Par suite de la polarisation de
concenirationqui se produit alors, elles pénètrent ensuite à l'intérieur
de la matière, de telle sorte que la perte en volts ri qui se produit
dans les pores est égale à la polarisation régnante aux couches exté-
rieures. Cette condition doit être remplie nécessairement, car la
matière active Pb et PbO* est très bonne conductrice et doit par
conséquent posséder dans l'intérieur le même potentiel qu'extérieu-
rement.
Lorsque la polarisation a atteint 0,2 volt, la différence de potentiel
aux bornes de l'élément a baissé de 2,0 à 1,8 volt, et la décharge est
terminée. Dans l'hypothèse émise ici, les lignes de courant ont dû
pénétrer dans la matière active à une profondeur telle que la perte en
volts dans les pores a atteint 0,2 volt. Or la résistance de ceux-ci est
déterminée par la résistivité de l'acide sulfurîque qu'ils renferment,
de sorte que le produit ri aura atteint 0,2 volt d'autant plus tard, et
par suite les lignes de courant auront pénétré d'autant plus profon-
dément que la résistivité de l'acide sera plus faible. Comme les dis-
solutions d'acide sulfurique possèdent une résistivité minima pour
la densité 1,224(30 0/0 H'SO*), la capacité devra être maxima en ce
point.
Nous avons recherché par expérience de quelle façon doit varier la
capacité en fonction de la concentration ^ Après avoir constaté que,
pour des électrodes identiques et dans les mêmes conditions, la capa-
1. Éclairage électrique, t. XVIll, p. 201 ; H février 1899.
260
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
cité, faible avec les éleclrolytes peu concentrés, augmente progres-
sivement jusqu'à un maximum pour diminuer à nouveau avec les
fortes concentrations, nous nous sommes demandé si ce maximum
était invariable ou s'il ne dépendait pas des régimes de décharge
employés.
Les expériences étaient effectuées sur des plaques genre Faure,
les positives comportant de petits alvéoles rectangulaires dans le s •
quels était logée la matière active, sous une épaisseur de 7 milli-
mètres, et les négatives
étant à pastilles de plomb
spongieux de trèsfaible den-
sité apparente. Les éléments
étaient montés à trois pla-
ques de 10 centimètres de
côté. Toutes ces plaques
étaient identiques, et, de
plus, on avait fait une sé-
lection pour ne conserver
que des éléments ayant ri-
goureusement la même ca-
pacité dans les mêmes con-
ditions de fonctionnement.
Chaque élément était alors
mis en essai avec une den-
sité d*acide différente, et
sur chacun d*eux on déter-
minait la courbe de varia-
tion de la capacité aux dif-
férents régimes, en commençant et en terminant par les faibles
intensités après avoir passé par les intensités élevées, de façon à
parcourir un cycle complet dont on prenait la valeur moyenne ; on
évitait ainsi Terreur due aux états antérieurs, dont nous verrons
rinfluence dans le paragraphe suivant.
Les courbes de la figure 100 ont été tracées en partant des valeurs
ainsi obtenues.
A et rt se rapportent à l'intensité I = 0,50 amp.
B et 6 — — 0,75 —
C et c — — 1,25 —
Deid — — 2 —
Eete — — 3 —
Dênâité en a/e^res Boumè
FiG. 100. — Courbes de variation de la capa-
cité en fonction de la concentration de
Tacide sulfurique.
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
261
On a figuré en traits pleins la capacité jusqu'à la différence de
potentiel minimum de i,80 volt, et en traits pointillés celle qui
Correspond à 1,70 volt. Ces deux courbes ont la même allure avec,
^ans les ordonnées, une différence qui va diminuant quand la concen-
^l'ation augmente, cette diminution étant d'autant plus accentuée que
l'intensité est plus faible ; ce qui montre que c'est dans ces condi-
^^ong qu'a lieu plus rapidement la chute de la différence de potentiel
^^i^ le crochet.
Ces courbes indiquent nettement que la concentration qui procure
^ ïûaximum de capacité varie avec l'intensité du débit, comme le
Contre d'ailleurs le tableau 79, qui se rapporte à la différence de
^^eniiel minimum i,80 volt.
TABLEAU 79
INTENSITÉ
DU connA.NT
OB OÉCMARGI
DENSITÉ CORRESPONDANTE
AU MAXIMUM DB CAPÀCItA
CAPACITÉ
CORRSSPOXOANTK
0,nO amp.
0,75 —
1,25 —
2 —
3 —
24,5» Baume.
28,5 —
33 —
> 35 -
> 35 —
H amp.-heures.
9,9 -
8,9 -
> 8,1 -
> 7,3 -
Les essais n'ont pas été prolongés au-dessus de 35*^ B., les densités
supérieures ne pouvant être employées dans la pratique par suite de
la sulfalation trop rapide du plomb spongieux de la négative.
En second lieu, nous avons étudié séparément au même point de
vue la positive et la négative. Pour cela, chacune de celles-ci était
essayée entre deux électrodes de nom contraire, dont la capacité était
supérieure à celle de la plaque étudiée, et de plus, pour n'avoir que
la variation du potentiel due à celle-ci, les différences de potentiel
étaient prises entre la plaque étudiée et une électrode supplémentaire
en plomb spongieux directement plongée dans l'électrolyte. La
quantité de liquide renfermé dans chaque élément était d'ailleurs
suffisante pour n'amener que de faibles variations dans la concen-
tration pendant le fonctionnement.
Les courbes de la figure 101 se rapportent aux positives du type
précédent. Ici les capacités exprimées sont les capacités totales, les
décharges étant arrêtées lorsque la différence de potentiel spécifiée
262
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
plus haut atteignait 1, 70 volt. Dans la plupart des cas, le crochet de
la courbe de décharge se produit un peu avant et d'autant plus que
i$
^
-
-
- —
^
n
^
n
1—1
^ Tl
$
_
_
_
r'
d
_
j
_
^'
-
—
-^
:^
-iï
H
;^
fe
^
H
^
^
/
>
^
r
t^
r^
r^
^
4
1^
."'^
-H
^
>
'
^
(H*
^
^
^
>
-
-
-
^ s
^=*
^'
^
-^
^
^
^*
.^
1 '
"
V
>■
R. *
<o I
.
' \
î
^
4^^
^
il
Densitis en Degrés Baume .
Fio. 101. — Variation de la capacité des positives avec la concentration.
la densité est forte et que la décharge est lente. Mais dans ces cas la
capacité recueillie du crocheta 1,70 volt est faible; aussi les chiffres
obtenus, quoiqu'un peu supérieurs, sont voisins de la capacité totale
utilisable.
La courbe A se rapporte à Tintensilé I := 0,5 ampère.
- B — - 1 —
- G - — 2 —
- D - — 4 -
?our les décharges très lentes (durée vingt-cinq heures), la capa-
cit maximum est donnée par la concentration â5° B. ; la capacité baisse
ensuite très lentement quand la concentration augmente. Pour les
régimes plus élevés (durée
de onze heures à deux heu-
res^, la capacité va croissant
avec la concentration, entre
10 et 40'» B., et d'autant plus
rapidement que le régime
est plus élevé.
Toute différente est Tal-
lure des courbes de la
figure 102, qui se rapportent
aux négatives du même
type que celles de la pre-
mière expérience, mais
d'épaisseur un peu plus faible. La différence de potentiel étant prise
comme il a été dit plus haut, celle-ci débutait à une valeur assez
-g
1
/J
—
\
f
hsi
, 1 1
"
f3
/
zA
,
'
Â/
/
-^
^
s
s
f f
À
1
k
\^
k
s
/
0'
^
>
s
9
7
/
é
s
N '
t^
-
H
m.
i
L
-
/*
=="
-
n
■^
^
H
N
"S
\
r
/
/
s.
S
\
0
-9
f.y
/
N
\
s
s
/
k,
^,
5
9
/
s
j
N
7
0
1^
J
_
Lj
fO
£û
*tf
' Densité en degrés Baume
Fir.. 102. — Variation de la caparitô
des né^'atives avec la concentration.
CAPACITÉ DE L'ACGUMUIATEUR AU PLOMB
263
faible, montait lentement, puis plus rapidement, et le point où se
produisait le crochet était compris entre 0,iO et 0,20 volt, la néga-
tive qui déchargeait étant électro-négative dans le couple. Toutes les
décharges ont été poussées ici jusqu*à 0,20 volt; aussi les courbes
qui se rapportent aux mêmes intensités que celle de la figure 101
expriment la capacité maximum utilisable de la négative.
La chute rapide de capacité vers les concentrations élevées n'est
pas due uniquement, comme on pourrait le penser, aux actions locales
plus énergiques. La détermination des rendements en quantité
montre en effet que la diminution de celui-ci est loin d'être de Tordre
de grandeur des variations constatées, et qu'il y a bien réellement
diminution de la capacité.
Le tableau 80 résume les résultats obtenus :
TABLEAU 80
IPîTEN'SITÉ
DENSITÉ
COnnESPONDANTE AU MAXIMUM DB CAPACITÉ
CAPACITE
DC COURAIT
EN OEGRéfl BAOMÉ
CORHEaPO.-ÏDANTg (BX AMPÈREB-HEURES)
DB D^CHAnGE
positive
néjfalive
positive
négative
0,5
25
. 16
12,5
Ù,6
1
> 40
48
> 11,2
12,9
2
> 40
21
> 10,6
10,6
4
> 40
25
> 9,2
8,1
De ces expériences, on peut conclure que la densité correspondant
au maximum de capacité, pour un élément donné, est très variable
avec rintensité du courant de décharge et qu'elle croît avec cette
dernière. Ainsi, alors que, pour des régimes lents, le maximum de
capacité se produit pour la densité 1,20 (voisine de celle indiquée
par Dolezalek), celle-ci peut s'élever à plus de 1,32 dans le cas de
décharges rapides, et lorsque la capacité de l'accumulateur est limi-
tée par la positive.
Au sujet de la capacité individuelle de chacune des électrodes, sans
prendre pour absolues les valeurs données ci-dessus et qui se rap-
portent à un type de plaque déterminé ^ on peut dire que, pour la
1. II est très admissible en effet que ces valeurs varient avec le type de plaque,
répftisseur de matière active, etc.
■ r-v
264 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
positive, le maximum de capacité ne se produit vers la densité 1,20
que pour les régimes de décharge très lents et quil peut dépasser
1,38 pour les régimes élevés.
A la négative, au contraire, la capacité maxima ne coïncide avec
une densité voisine de 1,2 que pour les régimes élevés; dans le cas
des décharges lentes, la densité qui produit le maximum de capacité
est plus faible et peut atteindre 1,12 pour les décharges très lentes '.
A priori, ces différents faits paraissent en contradiction avec
rhypothèse émise par Dolezalek. Il n'en est rien cependant si, au lieu
de considérer la densité de Tacide extérieur, on tient compte des
variations qui peuvent se produire dans la concentration de Tacide à
rintérieur des pores de la matière active. On comprend très bien
ainsi que la densité moyenne de Tacide à la positive ne dépasse pas
la valeur 1,2, même dans le cas d'une concentration extérieure beau-
coup plus élevée quand les régimes de décharge ne sont pas très
lents, et ceci par suite de la lenteur de la diffusion.
A la négative, Télectrolyse de Tacid^ sulfurique qui amène pendant
la décharge les ions SO* peut expliquer que la densité correspon-
dant au maximum de conductibilité puisse être atteinte dans les
pores de la matière active pour une densité de Tacide extérieur infé-
rieure à 1,2.
Aux deux électrodes, le rôle de la diffusion explique que la densité
qui produit le maximum de capacité doit s'élever avec l'intensité du
courant de décharge, puisqu'il se diffuse de l'extérieur à l'intérieur
de la matière active d'autant moins d'acide que le régime est plus
élevé.
Les raisons qui viennent d'être énoncées expliquent que très sou-
vent la courbe de variation de la capacité en fonction de la concen-
tration de l'acide ne présente pas de maximum dans les limites
ordinaires des essais. C'est ce qui arrive quand on opère les décharges
à intensité un peu élevée et lorsque la capacité est limitée par les
1. Comme conclusion pratique de ces expériences, on peut dire que, poar
obtenir la meilleure utilisation possible des électrodes au point de vue capa-
cité, on devrait cloisonner et adopter le plus souvent dès densités élevées au
positif et faibles au négatif. Ce cloisonnement présentant de graves inconvénients
et n'étant généralement pas possible, on devra employer une concentration
unique, qui sera d'autant plus forte que les régimes de décharge seront élevés, et
aussi qu'il y aura un plus grand excès de négative, ce qui était le cas de la pre-
mière expérience.
Bien entendu, on sera limité, dans cette voie ascendante, par Taccroissement
des actions locales, qui font qu'en pratique on ne doit guère dépasser la concen-
tration 3o» B.
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
265
positives. Nous donnons comme autre exemple de ce fait la courbe
de la figure 103, qui indique la variation de capacité en fonction de
la concentration moyenne de Tacide d'après des expériences du
D'A.Pfaff^.
Le tableau 81 résume d'autre part ces expériences effectuées sur
des éléments transportables.
TABLEAU 81
Densité avant la charge, a en de
grés Baume
Densilé ayant la décharge, 6 en
degrés Baume
Densité moyenne, — - — en degrés
Baume
^enips de charge, en heures
^emps de décharge, en heures . .
^^pacilé en ampères-heures
24,5
30
27,5
7,25
6,06
33,3
22
25
6,33
5,83
29,25
m
17
22
19,5
4,66
4,33
21,7
IV
13
19
16
4,20
3,92
19,8
^® maximum de capacité varie non seulement avec l'intensité du
^orant, mais aussi avec Tépaisseur de la matière active pour un même
r^
V
1
\
1
\
1
y
^
->
^
1
l
/
\
V
/
(
\^
\
/
\
N
A
B>
^h
1
N
tioo 1,200 im i,iûo f^û
' lô Ts 20 2S io
ÛemiU meytnot ta d^ris âaumi
Fio. 103. — Variation de la ca- Fig. 104. — Variation de la capacité avec la con-
pacité avec la concentration centration de l'acide pour les plaques d'épais-
de Tacide. seur différente.
type de plaque. Earle* a donné à ce sujet les deux courbes de la
ûgare 104, qui se rapportent à deux éléments dont les plaques à
1. Cenlralblatl f, Accumulaioren- und Elemenienkunde^ t. II, p. 73 et 173;
- Eclairage éleclHque, t. XXXI, p. 293.
2. Travaux de TAssociation Britannique; —Eclairage électrique, t. V, p. 68.
tes LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
j pastilles provenant de la réduction du chloruré de plomb avaient une
épaisseur de 6 millimètres pour A et 10 millimètres pour B.
Il n'est fait mention ici ni de Tintensité employée, ni de Téleclrode
qui limite la capacité. Les courbes doivent très probablement donner
en ordonnées les capacités rapportées à Funité de poids de matière,
les abscisses figurant les densités d'acide. Le maximum de capacité
se produit ici à une densité d'acide un peu plus élevée pour Tépais-
seiip 10 millimètres.
La capacité spécifique de B, plus grande que celle de A aux régimes
faibles, peut élra expliquée par une plus grande quantité d'acide
relenue à la fin de la charge, dans la matière active.
Étude de quelijues phénomènes dus à la diffusion. — 1° Influence
des états antérieurs sur la capacité. — L'action chimique de la
décharge se traduit sur les plaques par une sulfatation d'une cer-
taine partie de la matière active. Sans admettre une absolue propor-
tionnalité entre le nombre d'ampères-heures débités et la quantité de
) sulfate formé, on peut dire néanmoins que celle-ci augmente avec
I celui-là; de telle sorte que la capacité dépendra d'une part de la
I quantité de matière active, et d'autre part de la quantité de H^SO*
« qui pourront entrer en combinaison. Selon les cas, la décharge
pourra être arrêtée par défaut de Tun ou de l'autre.
(lomme on l'a vu dans un chapitre précédent, il ne parait pas pos-
^ stble d'utiliser plus des 6 dixièmes de la matière active en se plaçant
! dans des conditions exceptionnellement avantageuses au point de vue
de la diffusion. Dans ce seul cas, d'ailleurs tout à fait anormal, il est
probable que la capacité est limitée par défaut de matière active, la
quantité de SO'Pb formé étant suffisamment élevée pour donner
lieu à une forte augmentation de résistance intérieure et à une forte
diminution de force électromolrice.
Dans tous les cas de la pratique, où le coefficient d'utilisation est
inférieur à la valeur ci-dessus, on peut dire que la capacité est
limitée par défaut d'acide sulfurique à l'intérieur de la matière active.
On a vu déjà quel rôle important, à ce point de vue, peut jouer la
diiïusion.
Ln quantité d'acide sulfurique nécessaire aux réactions peut être
divisée en deux parties : l'une se trouve au sein même de la matière
active, à l'endroit de l'utilisation, l'autre est fournie par la diffusion
do Tacide de Télectrolyte.
Cette dernière est proportionnelle à la surface de diffusion, à la
i^
CAPACITÉ DE L'ACCUMUI.ATKrK AU PIX)MB 267
différence de conceniralion et au temps, et c'est ce qui explique en
partie, comme on a vu, la variation delà capacité avec la porosité de
h matière, la densité du liquide et l'intensité du courant.
La surface disponible au liquide est toujours assez faible et cons-
tituée par une grande quantité de canaux très étroits dont la capil-
hrité vient entraver la diiïusion ; elle est encore réduite par la sul-
'station de la matière, qui provoque une augmentation de volume de
c«Ue-ci, et cela principalement à la surface de la plaque, ce qui tend
^ séparer plus complètement le liquide extérieur du liquide
"^térîeur.
^€iîs, si la diffusion se fait lentement de Télectrolyte au sein de la
•^^tièr-e, elle est lente aussi dans le sens inverse.
. '^^oi posé, si on suppose le régime d'équilibre établi sur la posi-
^ ^près sa peroxydation et le liquide intérieur à la même concen^
., *^^ri que le liquide extérieur, et qu'on vienne charger en cet état,
^irolyse aura pour effet de produire à la surface de la positive
• . *^gère augmentation de concentration, et la diffusion pourra
^g I^énétrer dans la masse une petite quantité de H*SO*. Mais que
jg^ ** se produire lorsque la charge succédera à une décharge? Ici
^ ^^«ite de plomb formé pendant la décharge va se peroxyder; une
^ ^^Vuétrès notable de H*SO* va être libérée, et ceci au sein même
\^\a matière qui Ta fournie.
La diffusion étant lente, et les couches superficrelles étant, par le
fait même de Télectrolyse, à une densité supérieure à celle du liquide
extérieur, il est assez naturel d'admettre que la différence de concen-
tration entre le liquide interne et l'électrolyte sera d'autant plus
grande que la décharge précédente aura donné plus de sulfate de
plomb, ou, ce qui revieot au même, qu'elle aura fourni plus d'am-
pères-heures.
Si donc, à ce moment, et sans attendre que l'équilibre se fasse à
nouveau, on fait une nouvelle décharge, celle-ci devra donner une
capacité différente de celle due à l'état d'équilibre.
Si l'opinion émise ici est exacte, la capacité d'une plaque dans les
cas où la matière active est en excès doit varier non seulement,
comme on le sait déjà, avec la porosité de la matière, la densité de
lelectrolyte et l'intensité du courant, pour une plaque de forme et de
^'mensions déterminées, mais encore avec les états antérieurs,
puisque, après une décharge lente, la quantité de H^SO* libérée dans
t^ matière sera plus grande qu'après une décharge rapide qui aura
^^nné moins d'ampères-heures.
268
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
^^f
C'est ce fait que nous avons voulu vérifier par des expériences *
effectuées sur des plaques positives. Pour cela nous avons monté
plusieurs éléments composés d^une positivé entre deux négatives
dont la capacité était bien supérieure, de façon que la capacité
obtenue représentât sensiblement la capacité tolale due à la
positive.
Celle-ci était formée d'un quadrillage en plomb doux, sans âme,
possédant un grand nombre de petits alvéoles rectangulaires dans
lesquels la matière active était logée sous une épaisseur de 7 milli-
mètres. La densité apparente de Tempâtage employé était environ
4,6, ce qui, d'après sa composition, donnait environ 4,1 pour la den-
sité apparente du PbO* formé.
Les essais furent effectués de lu façon suivante : quelque temps
après la formation, on procéda à des décharges et charges succes-
sives en commençant par
les régimes faibles et en
augmentant progressive-
ment rintensité jusqu'à une
valeur maxima; on revenait
ensuite vers l'intensité mi-
nima en repassant par les
mêmes valeurs, enfin on
fermait le cycle par un re-
tour vers les régimes élevés.
Les décharges étaient sui-
vies très minutieusement,
l'intensité était maintenue
rigoureusement constante,
et on déterminait très exactement dans chaque cas le nombre d'am-
pères-heures fourni jusqu'aux différences de potentiel roinima
1,80 volt et 1,70 volt.
Avec un électrolyle de densité rf = 1,116 fin charge, les résultats
obtenus furent ceux consignés dans le tableau 82.
La figure 105 se rapporte à la courbe des capacités en fonction de
l'intensité pour la différence de potentiel minima 1,80 volt, le cycle
étant parcouru dans le sens abcde,
L'électrolyte de densité i,i 62 donna les valeurs consignées dans le
tableau 83.
A
1;
e
\\
\\
\
1
\
^
^
^
x.^
1,
^■^
^
ts^
î
ù
i
9 l
f ' ^l
» (
? Â
^ —l
» — t
j
lntên9ité en ampère
. FiG. 105. — Cycle de variation delà capacité
avec rintensité
1. Êclairar/e élechique, t. XVI, p. 4i3; 3 septembre 1898.
CAPACITK DK L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
TADLEAU 82
269
INTENSITÉ
t>U DÉBIT
CAPACITÉ OBTENUE, EN AMPÈRES-HEURES 1
""■
DÉCHABGB
DéCHAnOB
ea ampères
arrêtée à 1,80 volt
arrêtée à 1,70 Tolt
0,50
6,93
8,05
0,75
7,13
7,48
1,23
5,07
5,97
2
3,93
4,90
3
3,10
3,80
2,98
3,13
3,98
2
3,83
4,77
1,25
4,63
5,59
0,75
6,10
7,15
0,50
7,94
9,25
0,50
8,37
9,36
0,75
7,40
8,30
1,25
5,85
6,79
2
4,13
5,30
2
4,16
5,23
3
3,30
4,45
TABLEAU 83
INTENSITÉ
CAPACITÉ OBTENUE, EN AMPÈRES-HEURES H
DO DiBiT zy AMPènss
DÉCHARGB
DBCBAROB
arrêtée à 1,80 volt
arrêtée à 1,70 volt
0,50
9,30
10,05
0,75
8,80
9
1,25
6,76
7,51
2
5,33
6,10
3
4,65
5,15
2,98
4,68
5,15
2
5,20
5,77
1,25
6,29
6,84
0,75
8
8,72
0,50
10,10
11,13
0,50
10,59
11,01
0,75
9,11
9,63
1,25
7,20
7,83
2
5,70
6,20
2
5,37
6,07
3
4,70
5,30
•TFW5?*
h
570
lp:s agcumui^vteurs klectriquks
Ces résultats sont exprimés par la figure 106, qui représente la
courbe des capacités jusque 1,80 volt, abcde étant le sens du parcours
du cycle.
L'aspect de ces deux courbes indique très nettement un véritable
ph énomèned'hystérésis, dé-
montrant ainsi que la capa-
cité pour un même régime
et dans les mêmes condi-
tions est fonction des états
antérieurs ^
En traçant les courbes
pour les capacités jusque
1,70 volt, on retrouverait la
même allure.
Dans les deux courbes
figurées, on remarque que
le premier point est en de-
hors, et, dans la courbe
figure 105, qu'il est plus fai-
ble que le second, ce qui est
contraire à la loi générale.
Ce point correspond à un état indéterminé; mais on peut penser
qu'il y avait peut-être à ce moment équilibre entre les concentrations
interne et externe. Dans la suite, chaque charge libérait dans la
masse une quantité d'acide variant avec le nombre d'ampères-heures
précédemment débité.
On constate aussi que le phénomène est d'autant plus marqué
que la densité de Télectrolyte est plus faible.
L'explication de ce fait peut se trouver en partie dans cette raison
que la composition du liquide interne aura d'autant plus d'influence
que la difTusion amènera moins d'acide dans la matière pendant le
courant de la décharge.
Pour la discussion des chiffres obtenus par expérience, on peut
prendre dans la courbe figure 105 les deux points extrêmes Q=4,63
ampères-heuresetQ=^5,85ampères-heurescorrespondantàrabscisse
l = 1,25 ampère, point vers lequel l'écart est le plus grand. Comme
1. Il est important de remarquer que, pour obtenir de tels résultais, il faut que
les plaques soient dans un étal de capacité stable. Si, pour d'autres causes, la ca-
pacité augmente ou diminue d'une décharge à la suivante, le phénomène peut
ûtre masqué.
intensité en ênnpères
Fio. 106. — Cycle de variation de la capacité
avec rintensité.
i
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 271
^^ftiple approximation, on peut supposer la sulfalation complèle des
^^'lécules de plomb engagées sur la positive. Un ampère-heure cor-
'^espondant à 1«',82 d'acide sulfurique, la différence des capacités
'^iSo — 4,63 = i ,22 ampère-heure, indique d'après celte hypothèse
^ïïe différence de 1,22 . 1,82 = 2«%22 de H^SO* engagé dans les
''Raclions.
Or, si on considère les décharges précédentes, on trouve, dans un
^as, Q ~ 7,4 ampères-heures à I = 0,75 ampère, et, dans l'autre,
Q = 3,83 ampères-heures à I = 2 ampères. La quantité de H*SO*
libéré à la charge différera donc de (7,4 — 3,83) 1,82 = 6«^5; ce qui
^'ffnifie que, toutes choses égales d'ailleurs, la différence d'acide sul-
lupîçue imprégnant la matière active au début des deux décharges
considérées à I = 1,25 ampère serait de 6»^5.
^^is il nous faut tenir compte de la diffusion, qui agit d'autant
P'^is que la différence de concentration est plus grande et dont l'effet
sera de diminuer ce chiffre de 6»^5.
tt coiHfune, d'après les capacités, il a suffi d'un écart de 2k'",22
3cido sulfurique utilisable, il est très plausible d'admettre que ce
"fre x^eprésente la différence de H'SO^ renfermé au sein de la
'^•^^ active dans les deux cas ^ .
. " **^^^ure des vitesses de diffusion. — Duncan et Wiegand* ont
'^ l^s phénomènes de diffusion sur les plaques. Ils ont imprégné
^^mies à grille, d'un poids de 700 grammes, d'eau acidulée de
. ' ^ ^ ,175, et les ont ensuite plongées dans de l'eau pure, en déter-
^ c:le minute en minute la quantité d'acide diffusé.
^^t>«rant sur une même plaque à l'état chargé, puis à l'état
K^^, ils ont obtenu les valeurs du tableau 84.
déchsi t*'
.. J^*^ entendu ces chiffres n'ont pas la prétention de mesurer la ^'randeur
, ^"^^nomène si complexe que celui dont il s'agit, mais plus simplement d'en
' ^^^nsactions of the American Instituiez t. VI, p. 217 ; — Lumière élec-
(rtqtte, ^ ^^^IV, 339.
272
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU 84
TEMPS
mn MiNOTEi
POIDS D'ACIDE DIFFUSÉ, EN GRAMMES 1
PLAQLB P08ITIW
PLAQUE
NiOATITB
chargée
déchargée
chargée
déchargée
1
5
30
38
0,695
4,410
2,500
0,290
0,600
i,430
0,860
1,420
3,050
0,317
0,700
1,350
La courbe de la figure 107 indique Tallure de la quantité d'acide
diffusé pour la plaque positive chargée.
2,5
E
E
u
^ A M
1 — -V— -
-j-—
h
[j [Temp^ en |minut^s ;
•5 0.69|-/._
-O
*u
1 5 10 20 30
Fio. 107. — Courbe de diffusion de Tacide sulfurique.
Ces chiffres donnent une idée de la vitesse de diffusion et aussi de
la diminution de porosité après décharge.
3*» Augmentation de la capacitif par une diffusion forcée. — L'im-
portance de la diffusion de Tacide à Tintérieur de la matière active
CAPACITÉ DE LACCUMULATEUU AU PLOMB
273
a été mise clairement en évidence par Texpérience suivante due à
Uebenow.
Liebenowr a soudé dans la paroi d'un bac en plomb K [fig, 108) une
plaque négative P formant fenêtre et fer-
Baanl herméliquement. Une positive P' était
suspendue au milieu de ce bac, qui était lui-
^ème introduit dans un aatre réservoir.
Les deux récipients étant d'abord remplis
d'acide jusqu'au même niveau, on obtenait
ainsi uqb certaine capacité. On maintenait
^iisuite Tacide du bac K à un niveau plus
^'evé que celui de la caisse extérieure, de
feçon à forcer l'acide à filtrer constamment
à travers la plaque P. Dans ces nouvelles
conditions, la capacité obtenue était environ trois fois plus grande
que la capacité due à la première décharge.
■1
1IZÉ.
Fio.
108. — Expérience
de Liebenow.
Sur les courants de concentration. — Nous avons attribué jusqu'ici
uniquement à la diffusion le transport de l'acide sulfurique de l'exté-
rieur à l'intérieur des plaques, ou vice versa. Il est cependant une
autre cause qui peut avoir les mêmes effets et à laquelle Dolezalek*
attribue même une importance plus grande qu'à la diffusion. C'est
ce qu on appelle les courants électriques de concentration. On a vu,
dans un précédent chapitre, que deux éléments remplis de solutions
d'acide sulfurique de concentrations inégales possèdent des forces
électromotrices différentes et que l'élément de concentration plus
élevée peut fournir de l'énergie pour la charge de Tautre, les concen-
trations tendant alors à s'égaliser pendant cette opération. Ceci posé,
il est bien évident que les matières actives aux deux électrodes, étant
imprégnées intérieurement et extérieurement d'acides de concentra-
tions différentes, vont jouer le même rôle que les deux éléments pré-
cédents placés en opposition, la matière active formant elle-même le
conducteur. Dans ces conditions, il doit donc circuler dans les pores
de la matière active des courants électriques de concentration qui,
d'après Dolezalek, sont suffisamment énergiques pour jouer le rôle
principal dans le transport de l'acide de l'extérieur à l'intérieur de
la plaque, ou inversement.
*• H'terf. .4„„,^ t. LXV, p. 894-916; juillet 1830; — Éclairage électrique, L XVII,
p. 494.
18
274
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
m
Dolezalek démontre Texistence de ces courants de concentration
et leur importance plus grande que celle de la diffusion en prenant
un tube en U qu'il remplit d'eau colorée par un peu de tournesol.
Dans Tune des branches, il introduit une plaque d'accumulateur
récemment chargée, pendant que dans l'autre il verse avec précaution
de l'acide sulfurique étendu. Dans cette branche, où la diffusion seule
agit, il trouve que la surface de séparation marquée par le change-
ment de coloration n'a pas encore subi de déplacement appréciable,
alors que le changement de coloration s'est étendu à toute l'autre
branche dans laquelle agissent les courants de concentration.
Ces courants expliquent, comme d'ailleurs la diffusion, que la con-
centration varie dans la matière active jusqu'au moment où les forces
électromotrices de concentration ont acquis une valeur suffisante
pour que, dans un temps donné, ils amènent dans les pores (ou en
éloignent, pendant la charge; une quantité d'acide égale à celle que
consomme (ou produit, dans le cas de la charge) le courant de l'élé-
ment. On sait qu'on trouve en effet, pour chaque intensité de décharge
ou de charge, une force électromotrice déterminée, qui correspond à
une chute de concentration bien déterminée d'après l'explication
précédente. On verra plus loin, à propos du rendement, quel travail
inutilisable correspond à ces courants de concentration.
Variation de la capacité avec la température. — On a vu précédem-
ment l'importance de la diffusion et des courants de concentration
sur la capacité. Comme la température influe sur la diffusion, d'une
part, et, d'autre part, sur la résistance de l'acide, il est naturel de
penser que la température doit influer sur la capacité.
On admet, en général, que le coefficient de diffusion D varie, pour
les acides et les bases, d'après la loi suivante ^ : •
1), = D<8[i +0,Or*{t — 18)],
D| et D^g représentant les coefficients de diffusion aux tempéra-
tures t et 18 exprimées en degrés C.
On peut donc conclure que, dans les mêmes conditions, la quantité
d'acide sulfurique diffusé augmentera de 2,40/0 par degré centigrade.
Si on admet l'existence des courants de concentration, la tempé-
rature doit agir ici en augmentant l'intensité de ces courants, par
1. Dictionnaire de Chimie Wiirtz^ 23« fascicule, p. 190.
CAPACITÉ DK L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
275
suite d'une diminution de la résistivité de Tacide sulfurique. Comme
onla vu précédemment, cette diminution peut varier de 1,12 à 3,690/0
(tableau 63) par degré C. selon la concentration. Dans les limites de
^ocentration ordinaire, entre les densités 1,10 et 1,30, cette varia-
tion est seulement de 1,36 à 1,78 0/0 par degré C.
Giadstone et Hibbert* ont vérifié par Texpérience l'augmentation
"6 la capacité avec la température. Ils ont déterminé à cet effet la
^^pacité d'un élément aux
1.5
rfeu
»x températures 15 et 37» C .
^* courbes ainsi obtenues
w i09) montrent que, dans
'^«e renier cas, la capacité est
««Périexire de 40 à 50 0/0 à
iô obtenue à la température
n
,. ^'^^nae on le constate, ces
/ ***^^es avaient heu a très
Kl. '"^R'ime: mais les auteurs
g 1.0
-i--i
-4-J-
I I
■h-+-^
i-i-r
(-t-
- ^-l-H-l-r + 4-1-4-
I I ' ' ' ■ I I
0 1 2 5 4 5
Temps en minutes
PiG. 109. — Influence de la températarc
sur la capacité.
1 '<l Vient pas quel type de
1 "**^s a été expérimenté. L'augmentation de capacité atteint ici
^'* ^«» 2 0/0 par degré C.
^*^op » a trouvé une augmentation de capacité de 1 0/0 environ
;,^çrré c.
^ç,. ^'^^^périences de C. Heim. — C. Heim' a entrepris, en 1900, des
j..-^ ^^<^lies sur un clément de TAccumulatoren-Fabrik A. G. du
^e^j " ^3» ayant une capacité de 69 ampères-heures au régime de trois
a^u* ^- Cet élément renferme 7 plaques (3 positives et 4 négatives)
^w^Yisions 185 x 170 millimètres. La surface totale des positives
^^V A^ 18*"^, 9 (obtenue en faisant le produit de la hauteur par la
Ua densité de Tacide, mesurée après une décharge normale, atteint
i,21 à 1,22 à la température 18** C. Antérieurement l'élément avait
déjà eiïeclué 160 décharges et 160 charges. Les essais étaient faits
ici aux températures 14, 3 ) et 45^ C.
Plus tard, Tauteur a expérimenté sur cinq gros cléments de la
même fabrique, du type E 21, ayant une capacité de 432 ampèrcs-
1. Lunnère électrique^ t. XLV, p. 193.
2. Zeitschr. f. Eleklrochemie, t. II, p. 50o.
3. Elekiroiechn. ZeitscAr., i. XXII, p. 811:
t. XXXI, p. 285.
1901 ; — Éclairage électrique.
276 LES ACCUMUIJ^TEURS ÉLECTRIQUES
heures à la décharge en trois heures. La densité de Tacide, mesurée
après la décharge normale, atteignait 1,16 à 15*^ C. On employait ici
les températures 12 et 45<* C.
L'échauffement des éléments était obtenu à Taide d'un serpentin
en plomb placé au-dessous des plaques et traversé par un courant
d'eau chaude dont on réglait la vitesse. Pour le refroidissement, le
serpentin était placé au-dessus des plaques et traversé par un cou-
rant d'eau froide. Une enveloppe en feutre protégeait l'élément du
^ rayonnement extérieur. Dans ces conditions, on obtenait la même
i température pour tous les points situés à la même hauteur. Cepen-
I dant, entre les parties supérieure et inférieure des plaques, régnait
toujours une petite différence de température : 2 à 3** pour la tempé-
I rature 14** C, 3® pour 30** C. et 5** pour 45** C. La température consi-
dérée pendant les essais était celle du milieu de la hauteur des
plaques.
f Pour les cinq gros éléments qui étaient montés dans un petit espace
à environ 1™,2 du sol, réchauffement était obtenu à l'aide d'un brû-
I leur à gaz, placé sur le sol de cet espace, et dont on réglait l'arrivée
I de gaz. Pour les basses températures, on ouvrait la fenêtre de ce
I petit local. Par ce procédé, la température des éléments variait un
peu par suite de l'effet Joule et de la chaleur secondaire; mais les
variations extrêmes n'atteignaient que 2** pour les essais à basse
température et 3° pour ceux à température élevée. Comme tempéra-
ture, on prenait ici la moyenne des valeurs obtenues pendant l'essai.
Les mesures électriques étaient effectuées à l'aide d'instruments de
précision.
Pour l'élément unique, les décharges étaient arrêtées à 1,82 volt,
valeur correspondartte à la tension minima permise en pratique.
Les premières charges de chaque série d'essais étaient poussées
jusqu'à fort dégagement gazeux pour éviter la production de sulfate;
la période de dégagement gazeux avait une durée de la moitié
environ de la charge principale. Pour les autres charges de la même
série, on arrêtait quand on avait obtenu la tension maxima de la
première charge, soit :
2,70 volts à 14 degrés centigrades
2,58 — 30
2,52 — 45 —
pour les charges à 32 ampères.
Pour les recherches sur les cinq gros éléments, les décharges
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
277
étaient arrêtées à 1,80 volt. La tension maxima de charge attei-
gnait :
2,76 volts à 13 degrés centigrades.
2,58 — 47 —
I^'élément unique était essayé aux deux intensités 20et 32 ampères
correspondant aux densités de courant 1,06 et 1,69 amp. : dm^.
Les c^inq gros éléments étaient étudiés à l'intensité 140 ampères,
soit 1,37 amp. : dm^
L'élément KSj donnait dans le cas de l'intensité 20 ampères pour la
déchai» ^e et la charge :
Température
Capacité correspondante.
14« C. 450 C.
71 amp. -h. 128amp-h.
soit^i:^f^ yg ces limites une augmentation de 2,6 0/0 par degré sur la
capac3it^àl4<» C.
^<^ rintensité 32 ampères, on obtenait :
Température 14<> C.
^^-apacité correspondante. . . 58
30° C. 45« C.
82 112 amp.-h.
''^'^^ Sïnentation atteint ici 3 0/0 par degré entre 14 et 45* C.
^ io^tensité 140 ampères, l'élément E 21 donnait ;
Température 1 1 ,3
Capacité correspondante. . . 386
45,00 C.
735 arap.-heures
^ot^tr^ïil ainsi une augmentation de capacité de 2,7 0/0 par degré
sut Incapacité à ll«,3C.
Hturei
Fio. 110. — Courbes .le décharges à températures différentes.
Les figures 110 et 111 montrent Tallure des courbes de décharge
0 20 et 32 ampères pour les diiïérentes températures.
\
t
278
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Au sujet de Tallure plus élevée des décharges à haute tempéra-
ture, il y a lieu de remarquer que la résistance intérieure diminue,
tandis que la force électromotrice augmente quand la température
It
r-i
p]
n
h^l
kl
—
—
n
—
—
n
tm
~
tù
^
'-»
ÏJTS
X,
^
d
**^
->M^i
.
'
>
*
>^ h
r^
1
^rm
■>
\
"^
hmj
■V
.
i
V
S,
s
si
1
^ '
k
N
/Ifi
\
L
\
N
, j
tiM
\
V
S
ÎMBS
w
Alf(
*
5?
:
tJ75
1
,
Q
j
2
3
*
/fet/res
Fio. lli. — Courbes de décharges à températures différentes.
croît. Il en résulte que, si on arrête les décharges à la même diffé-
rence de potentiel, la décharge à haute température est plus poussée
que celle à température plus basse.
La variation de résistance avec la température peut s'évaluer
approximativement, en supposant que la résistance de Taccumula-
teur est égale à 2 à 3 fois (soit 2,5 en moyenne) la valeur de la résis-
tance de l'acidCi Avec l'élément considéré ici, on obtient ainsi :
et
0,0023 ohm à 14 degrés centigrades
0,00i5 ohm à 45 dégrés centigrades.
De telle sorte que la perte en volts dans Télément atteint (ta-
bleau 85) :
TABLEAU 85
INTENSITÉ
EN AMPÈRES
PERTE EN VOLTS 1
A LA TEMPÉRATOKE 14' C.
A LA TKMPéRATDRE 45« C.
20
32
0,046
0,074
' 0,030
0,048
Et la différence de perte en volts dans Télément entre ces deux
températures est de :
0,016 volt pour 20 ampères
et
0,026 volt pour 32 ampères.
CAPAaTÉ db: LACGi mulatel'u ai; plomb
279
D'autre part, 1 augmentation de force éleclromotrice pour la con-
centration considérée ici est de 0,00025 volt par degré.
LadiflTérence des forces électromotrices à 14 et 45° C. devient donc
égale à :
0,00025 . 31 ==0,0077 volt.
En terminant à la même différence de potentiel la décharge dans
les deux cas, cette décharge sera plus poussée de :
0,016 + 0,0077 m 0,024 volt à 20 ampères
0,026 + 0,0077 r= 0,034 volt à 32 ampères
l^ûr la température 45<> C.
Pour être dans les mêmes conditions dans les deux cas, la décharge
**5«C. étant arrêtée à 1,82 volt, celle à 14* C. aurait dû être pons-
«Pe jusque :
1,82 — 0,024 = 1,796 volt pour 20 ampères
et
Si
1,82 — 0,034= 1,786 volt pour 32 ampères.
^^ extrapole jusqu'à ce point les courbes figures 110 et 111, on
^^ve que i^g résultats précédents ne sont pas sensiblement in-
^^ticés, et l'augmentation de capacité par degré devient 2 0/0 pour
^^ ampères et 3 0/0 pour 32 ampères.
Bien entendu la variation de la concentration de l'acide est plus
grande dans le cas de la température plus élevée, puisque la quantité
u électricité débitée est supérieure. C'est ce que C. Heim a vérifié en
prélevant sur l'élément ES3 80 à 100 centimètres cubes d'acide entre
les plaques moyennes, dans le milieu de la hauteur, et en détermi-
nant la densité à 18* C, à l'aide d'un aréomètre. Les moyennes d'un
grand nombre d'expériences sont exprimées dans le tableau 86 :
TABLEAU 86
JNTKNSITÉ
t^ AMPÈnCS
TEMPÉRATURE
K.t UE4ÎRÉ8 C
DENSITÉ DE L'ACIDE A 18« C.
nx CHAnGK
FIN DÉCHAFIOE
32,0
i4
1,238
1,224
32,0
45
1,246
1,219
20,0
14
1,241
1,215
1 ^^'^
45
1,246
1,209
280
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
A la limite de deux séries d'essais, on obtenait pour la décharge
à 32 ampères 96 ampères-heures à la température 45** C, alors qu'à
la charge précédente, effectuée à 14° C. et 32 ampères, il n'avait été
fourni que 61,9 ampères-heures. De même, après une charge de
76,0 ampères- heures à 14* C.,on obtenait, à 45® C, une décharge de
108,3 ampères-heures à 20 ampères.
Inversement, après une charge de 128 ampères-heures à 32 am-
pères et à la température de 45® C, on obtenait seulement une dé-
charge de 65,6 ampères-heures à 14® C.
Une décharge terminée normalement à 14® C, et ayant donné
52,8 ampères-heures, était continuée après une heure et demie
d'arrêt, alors que l'élément était chauffé à 45® C. On obtenait ainsi
encore 17,6 ampères-heures, soit 33 0/0 de la première valeur,
alors que, dans les mê-
mes conditions, l'élémeut
étant resté à 14® C, il
n'aurait été obtenu à
nouveau que 4,3 ampè-
res-heures, soit 8 0/0.
Ceci prouve qu'il ne
s'agit pas dans le pre-
mier cas d'un rétablisse-
ment de la force électro-
motrice.
2® Expériences de
C Liagre. — C. Liagre*
a également déterminé
l'influence de la tempé-
rature sur la capacité. Il
a expérimenté sur des
éléments dont les posi-
tives et négatives semblables étaient du type à grande surface ^.
Effectuant d'abord des décharges très rapides au régime de 175 à
180 ampères et avec les températures 20, 27, 40, 50 et 70® C, il
obtint les courbes A, B, C, D, E, de la flgure 112, tracées dans
1. Éclairage électrique^ t. XXIX, p. 149; 2 novembre 1901.
2. Les plaques étaient du type d'Arsonval-Vaugeois (AV) ; leur surface totale
active atteignait 348 décimètres carrés pour une surface apparente de 47 déci-
mètres carrés. L'élément était rempli d'acide sulfurique à 26* B., à la température
de 25' G. ; sa température était maintenue constante par une circulation d'eau
dans une enveloppe en plomb. Il avait effectué antérieurement 30 décharges.
sa 4fo Sû 60
Temps en minutes
FiG. 112. — Courbes de décharges
à températures différentes.
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
281
^fdre B, D, C, A, E, pour écarter la supposition que la capacité
^ftitpu s'élever dans la suite des décharges a même régime. Des
^^»eurs ainsi obtenues, il déduisait pour la capacité C«, à la lempé-
faïupe e :
C« = 20 + 2,70 e anjpères-beures, {i)
^ampères-heures représentant la capacité 0<* C.
En répétant Texpérience à un régime lent et pour les lempéra-
^ é s i 7 è
Temps en heures
^10. 113. — Courbes de décharges à températures différentes.
i!I^ "• 3Î, 40 et 60*» C, il put tracer les courbes A, B, C, D, de
^ 413, et déduire pour la capacité C« à la température 6 :
C« = 175 4- 2,70 0 ampères-heures.
(2)
Lea -^
_ * ^^Ourbes mettent en évidence la diminution de la résistance
avec 1^ -
. température et par suite la valeur plus élevée de la différence
. ^^tiel pendant la décharge.
. ^^ux équations (i) et (2),qui figurent des droites parallèles, sont
1 ^ï^tées en figure 114, et Fauteur y a'ajouté les courbes corres-
. . ^^es à d'autres régimes intermédiaires, qui sont également des
a-* ^ possédant le môme coefficient angulaire compris entre
y S,80. L'incurvation de la courbe 2 vers Taxe des x pour les
^^"^^itures élevées doit évidemment provenir du fait que la capa-
282'
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
cité ne peut dépasser certaines limites définies par la quantité de
matière active.
Rapportant les différentes valeurs obtenues à Tunité (1 mètre
carré) de surface active, C. Liagre propose Téquation suivante,
valable entre 15 et 35° C. :
C^au ré^rne I — Q^au régime 1 _|_ 0^79 Q.
ma
,K' sc' «5* eo'
Tvmperaturt tn Oegres centigrades
Fir-, tl4. — Variation de la capacité en
Tonrhon de la température, pour
ilillV'iTnts régimes.
\
1
I
ÎSQ
Y
190
>
v
2iO
v
270
\
V
2!0
>
l
On
t
\
\
k
190
\
\
^
[>
V
fSO
\
V
\
,\
no
\
\
Ny
^
\,
ifi
m
'c
1
\
V
<^
s
\
1
ISO
\
^
âS
4
5?
\
s
ib)
m
V
«s.
S
k,,
ti iSO
N
Sj
^
V
•«» -fio
*v
\
^
VI
k 1 1
J^ 1^«
^
;
N
s,
N-i>
,** 100
\
S
^
1
r^,
X
k . 1
1
êc
>
i (\
•r
^1
10
"^,
r
s>.
60
1
'^.
j
1
1
u
1
.
!
i
--1
%0
1 -k 1
10
1
' 1 "'
0
i
i
1 i 1 .J
10 10 30 »5 SO (C 70 00 00 190 tfO fia fU f»^ tSO ftO IV '
fiegt'me en Ampères
FiG. 113. — Variation de la capacité
avec le régime pour différentes tem-
pératures.
Les courbes de la figure 115, qui représentent les variations de
capacité en fonction du régime pour les différentes températures,
d'après les essais précédents, montrent que laugmentation de capa-
cité avec la température est beaucoup plus considérable dans les
décharges rapides que dans les décharges lentes. Elle atteint ici
4,5.0/0 par degré, entre 15 et 35** C, au régime de 175 ampères,
CAPACITÉ DE LACCIÎMUIATEUR Ai: PLOMB 283
tandis qu'elle s'élève seulement à 1,2 0/0 par degré au régime de
25 ampères.
^'^Expériences sur des plaques gjenre Faiire, — Les expériences de
C. Heim et de C. I^iagre sont relatives aux éléments à plaques à
grande surface. Elles ne tiennent compte, d'autre part, que de la
capacité de l'élément sans considération de Télectrode qui limite la
capacité.
Nous avons entrepris des essais en vue de combler cette lacune.
Dans une première série d'essais, nous opérions sur des positives du
type à empàtage^ Choisissant des positives ayant rigoureusement
la même constitution et la même capacité dans les mêmes conditions,
nous déterminions la variation de capacité en fonction de Tintensité
pour les trois températures différentes 17,6, 40,7 et 60* C. A cet
effit, chaque positive était montée entre deux négatives de capacité
beaucoup plus élevée et, pour chacune des décharges, la tension ano-
dique était suivie en faisant usage de l'électrode supplémentaire au
plomb spongieux. Les températures étaient maintenues constantes
aux valeurs ci-dessus indiquées pendant les décharges.
La figure 116 donne l'allure des courbes obtenues avec les trois
températures différentes. Des valeurs ainsi trouvées, on a déduit,
d'autre part, les courbes de variation de la capacité en fonction de
la température pour différents régimes. La figure 117 montre que
ces courbes sont sensiblement des droites, sauf dans le cas des
faibles densités de courant. Une légère incurvation vers l'axe des X
se produit alors, par suite du fait que la capacité tend à être
limitée par défaut de matière active. Il est évident que, pour des
régimes suffisamment lents, on obtiendrait une horizontale, la capa-
cité devenant dans tous les cas limitée non par défaut d'acide dans
les pores, mais par défaut de matière active. En pratique, il est même
possible d'obtenir une baisse de capacité avec les températures
élevées quand l'intensité est très faible, car dans ce cas interviennent j
les actions locales d'autant plus sensibles que la densité de courant |
est faible et la température élevée. On verra la grande importance |
de celles-ci dans le cas des plaques négatives.
Dans tous les cas, entre les limites de !20 et iO"" C, qui sont les
plus intéressantes à examiner en pratique, on peut considérer que
l'on a affaire à des droites dont le coefficient angulaire augmente
avec l'intensité et paraît atteindre une valeur limite.
1. Les plaques étaient à grille de 3"'*,5 d'épaisseur. La densité d'acide utilisé
était 29« B. fin charge.
284
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
10
7
Si
I'
s 3
■h
9
co
0 12 3 4
Intensité surfacique enAmp.: dm' de surface totale apparente de positive
Fio. 116. — Variation de la capacité de» positives avec le régime
pour dilTérentes températures.
#10.
1 8
4 7i
sa *
s 5 .
n
-14
n
"I
0 10 20 30 40 50 60 70
Température en degrés centigrades
Fio. 117. — Variation de la capacité des positives avec la température
pour uifférents régimes.
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
285
C'est ainsi qu'en appelant Qi la capacité à la température V* C,
on a, en prenant comme base Q201 Isi capacité à la température
20» C. :
Qt = Q20 [1 + 0,0056 [t - 20)]
pour la densité de courant d = 0,i amp. : dm^ de surface totale
apparente de positive ;
Q/ == Qâo [l + 0,0075 {t - 20)J
pour la densité de courant rf = i amp. : dm* ;
Q, = Q20 [1 + 0,0106 (t - 20)]
pour la densité de courant d = 2 amp. : dm* ;
Q# = Qao [1 + 0,00965 {t - tO)]
pour la densité de courant d =: 3 amp. : dm*.
23456789
Temps en heures
YO 11 12 13
• FiG. lis. — Courbes de décharge des positives, à différentes températures.
Les courbes de décharge sont assez intéressantes à examiner.
Nous reproduisons sur la figure 118 celles relatives aux positives
précédentes déchargeant a la densité decourant rf=0,775 amp. : dm*
de surface apparente de positive. On constate que la courbe est
d^autant plus élevée que la température est haute, la température
agissant à la fois sur la résistance intérieure, qu'elle diminue, et
286
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
sur la force électromotrice, qu'elle augmente (par suite de la
diffusion), pour donner une tension aux bornes plus élevée. Le début
de la décharge marque d'ailleurs très nettement l'importance
de la diffusion. On voit en effet que le coup de fouet qui se
produit a de moins en moins d'importance, quand la température
s'élève; il n'y en a même plus du tout à la température 60%5 C. La
tension initiale est ainsi d'autant plus faible que la température est
élevée, ce qui prouve que, la diffusion étant insuffisante aux basses
températures, les pores de la matière active sont remplis d'acide
plus concentré que le liquide extérieur au commencement de la
décharge, tandis qu'il tend à y avoir égalisation lorsque la tempé-
rature s'élève ^
Des courbes de la figure 118 on déduit, pour la tension anodique
moyenne (mesurée avec l'électrode supplémentaire au plomb spon-
gieux), en arrêtant au crochet, soit à 1,83 volt :
e„,oy = 1,971 volt, à la température 16*» C.
emoy = 1,985 — — 41
€,nof = 1,999 — — 60,5
Des courbes semblables, correspondant à la densité de courant de
décharge d ■= 1,745 amp. : dm* de surface apparente de positive,
donnaient jusqu'au crochet (i,80v.):
e,„oy = 1,919 volt, à la température I6*»,5 C.
emoy = 1,943 — — 40
C.oy = 1,058 — — 60
Enfin, pour la densité de courant d =z 2,93 amp. : dm *, on obtenait
jusqu'au crochet (1,80 v.) :
e„,oy == 1,89 volt, à la température 16°, 9 G.
Cnoy = 1,922 — — 42
^nioy 1 ,yuO — 00,5
Pour l'étude des courbes de charge aux différentes températures,
nous utilisions les plaques positives précédentes, et, pour les placer
dans des conditions aussi semblables que possible, la décharge pré-
1. Remarquons ici que, si on suppose la formation de traces de corps suroxy-
génés, comme Tacide persulfurique, la température agirait dans le môme sens.
ces corps étant facilement décomposés par la chaleur. Quoi qu'il en soit, c'est
certainement la diffusion ou les courants de concentration qui jouent le rôle le
plus important et qui seuls expliquent les différents autres phénomènes ici
étudiés.
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
287
^cfente était efTectuée dans les mêmes conditions, à la température
""* C. et avec une densité de courant o? = 0,387 ampère par décimètre
*^^Té de surface apparente de positive.
^es capacités étaient très voisines, un élément donnant une décharge
^ "IX- huit heures et Tautre de dix-neuf heures. La charge suivante
^^^il alors effectuée à la même densité de courant, 0,387 amp. : dm 2,
^«'s aii:x températures différentes 16 et 40^ C.
0 123A567]?«) 1011 1213141516171819 2021 22 23 24 2526 Z7 28 29
Temps en heures
- '119. — Courbes de charge des positives à températures différentes.
i^^^AIvi^e des courbes est donnée par la figure 119. On voit que la
lensior^ anodique de charge reste plus faible à température plus
élever ^ ^n même temps que diminue la différence entre la tension
corr ^^p>on(jant à la partie constante et la tension finale, faits qu'explique
lac ^i^n^tiQu de la diffusion avec la température.
*^rision maxima est atteinte un peu moins rapidement à la tem-
pera Ut*e W qu'à 16**C.(en tenant compte, bien entendu, de la petite
^'^^tice dans les quantités d'électricité débitées); la différence, qui
es ailleurs très petite, doit tenir à Tinfluence des actions locales
utipe\x pjyg énergiques lorsque croît la température.
^ Supposant un rendement de 0,85 en quantité, ce qui donne
cotau\e limite de charge âl'^IS' pour la plaque 16° C. et 22»'20' pour
^M on trouve comme tensions anodiques moyennes de charge :
et
c„,oy = 2,203 volts, à la température 16« C.
e„,0T™ 2,131
40<> C.
288
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
15
14
■|13
c
S.11 ,
S-
»
:3io
|9
Afin de déterminer Tinfluence de Tépaisseur de la matière active
sur la variation de capacité en Tonction de la température, nous
avons répété les expériences précédentes avec des
plaques positives à grille de même profil que celles
des essais précédents, mais ayant une épaisseur de
6 millimètres. Toutes les autres conditions étaient
restées les mêmes.
La figure 120 donne la variation de capacité en
fonction de l'intensité pour les trois températures
20, 40 et 60» C.
La figure 121 montre les courbes de variation de
capacité en fonction de la tempéra-
ture pour des densités de courant
différentes.
Toutes ces courbes sont légèrement
incurvées vers Taxe des œ pour les
températures élevées; mais on peut,
sans erreur sensible,
considérer comme droite
la partie des courbes
comprise dans les li-
mites 20 à 40*» C.
Dans ces limites, les
coefficients angulaires
varient avec la densité
de courant,
comme
l'expriment
les équa-
tions sui-
vantes dans
lesquelles
E
E
§
u
3
J
c
=3
1
C3
8
7
6.
5
4
0 1 Z 3 4
Intensité surfacique en Amp.: dm *de surface totale apparente de positive
FiG. 120. — Variation de la capacité des positives avec le régime
pour différentes températures.
Q, est la capacité à la température t, et Qjj^, la capacité à la tempé-
rature 20° C. :
Q.^Qio [1+0,00685(^-20)]
à la densité de courant de décharge d = 0,4 amp. : dm* de sur-
face apparente de positive ;
Q,=zQ2o[l +0,00816^-20)]
à la densité de courante/ = 1 amp. : dm* ;
Q, :=Q2o[l + 0,00927 ((- 20)]
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 289
à la densité de courant c/ = 2 amp. : dni^ ;
Qi = Q2o[i 4-0,0H0 (^-20)]
à la densité de courant d -— 3 amp. : dm^.
Ici aussi les coefficients angulaires sont d autant plus élevés que le
régime de décharge est
lui-même plus fort. De -^ i
plus, ces valeurs sont en
génwal un peu supérieures
'a celles qui correspondent
à répaisseur de plaque plus
faible, 3""", 5, lorsqu'on rap-
porte à égalité de densité
de courant. La différence
serait plus sensible encore
si on rapportait à égalité
de temps de décharge, ce-
lai-ci augmentant, pour le
même régime, avec l'épais-
seur de la plaque.
L'influence de la tempé-
rature sur la capacité des
négatives a été étudiée par
nous en prenant le même
type de quadrillage à grille
de 3°°,o que dans Tétude
semblable des positives.
L'empâtage était égale-
ment le même. Chacune des
petites plaquettes d'essai,
que Ton choisissait aussi
semblables que possible S
était montée entre deux
plaques positives de capa-
cité très supérieure, dans un acide de concentration 29^ B. La dispo-
sition et les conditions des essais étaient donc exactement les mêmes
„14.
>
•-»
i13.
QJ
ii2.
1
S11
CO
03
|10
8
% 9
co
a>
? 8
E
1 7
•* ^
16
E
^ -
£ 5
09
•t4
3 3
'■%
0 10 20 30 40 50 60 70
Température en degrés centigrades
FiG. 121. — Variation de la capacité des positives
avec la température pour ditTérent9 régimes.
l. On tenait compte des très petites différences observées dans la rapacité
obtenue dans des conditions identiques, et on effectuait la correction des résul-
tats dans ce sens. On avait opéré de mftme pour les positives. Dans tous les cas,
d ailleurs, cette correction était très faible.
il)
■jrw^t
290
LES ACCUMUIJV.TEURS ÉLECTRIQUES
que dans Tétude des positives. La tension cathodique était mesurée
à Taide de Télectrode supplémentaire au plomb spongieux. Dans
tous les cas, la capacité était calculée jusqu'au cro-
chet qui se produit, comme on a vu antérieurement,
vers la tension cathodique 0,20 volt.
Dans la figure 122, qui exprime la variation de îa
capacité en fonction de
l'intensité pour les diiïé-
rentes températures 19,4,
41,2 et 60^2C., on re-
marque de suite que
seule la courbe corres-
pondant à la tempéra-
ture ordinaire (19°,4 C )
présente Tallure nor-
male. Pour les deux
autres températures, il y
a inflexion de la courbe
aux faibles
intensités,
et on remar-
;|io.,
t 8
S 'i
£61
E
=3
13
«T
0 12 3 4
Intensité surfacique.enAmf^'.dm^e su ffacetolale apparente de négative
FiG. 122. —Variation de la capacité des négatives avec le régime ^^^ ^® **^^
pour ditférentcs températures. curieux Que
pour ces in-
tensités, la capacité est plus faible à la température 60°,2 C . qu'à41*,2 G.
La figure 123, qui se rapporte aux variations de capacité en fonc-
tion de la température pour les différents régimes, met clairement en
évidence ce fait que, pour chaque densité de courant, doit exister une
température qui correspond au maximum de capacité, cette tempé-
rature devant être d'autant plus élevée que la densité du courant de
décharge est elle-même plus grande. Disons de suite que ce phéno-
mène est explicable par l'augmentation des actions locales avec la
température. Des courbes de la figure 123 nous pouvons déduire la
capacité Q/ à la température ( en fonction de la capacité Q20 à 20** C,
en supposant que la fonction est linéaire dans ces limites, ce qui est
voisin de la vérité. On trouve alors :
Q, z= Q,, [1 + 0,001 (t - 20)j
à la densité de courant d = 0,4 amp. : dm^ de surface totale appa-
rente de négative ;
Q, zzzQao'l f 0,0102 (/- 20)]
CAPACITÉ DE LAGCUMULATÈUH AU PLOMB
i la densité de courant d = i amp. : dm^ ;
Q, = Q2o[« + 0,0165 (^ -20).
29!
10
9
8
7
6i
5
//a0.4Amp.:(lm^
à la densité de courant c? = 2 amp. : dm^ ;
Qt — Q20 fj + 0,0227 [t — 20)]
à la densité de courant <i = 3 amp. : dm^.
Comme pour les plaques positives, le coefficient angulaire aug-
mente avec la densité de courant, mais dans des proportions beau-
coup plus grandes : consi-
dérablement plus faible aux
régimes lents, il devient
notablement supérieur aux
régimes élevés.
Pour prouver que la di-
minution de la capacité
avec la température aux
décharges lentes provient
bien de l'augmentation des
actions locales avec la tem-
pérature, nous donnons
dans la figure 124 les cour-
bes de décharge à la den-
sité de courant 0,4 amp. :
^^'^ pour les températures
*8, 42 et 6P C, ainsi que
^6s courbes de charge sui-
ï'antes à la même densité
^e couraqt, mais à la même
température (21* C. , la tem-
pérature ambiante) pour
les trois éléments.
y^ remarque d'abord qu'en décharge la tension cathodique (mesu-
^^^ avec électrode supplémentaire en plomb spongieux) reste
0 autant plus faible que la température est élevée, pour les mêmes
disons données à l'occasion de Tétude des positives, c'est-à-dire
diminution de résistance intérieure avec la température et augmen-
talioti (Je \^ force électromotrice, par suite de la concentration plus
8
I
3..
2.
1
0 10 20 30 40 50 60 70
Température. en degrés centigrades
FiG. 123. — Variation de la capacité des né^a
tives avec la température pour différent»
régimes.
"r" ??Rf!lï*
292
LES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
élevée dans les pores de la matière active, grâce à Taccroissementde
diffusion.
Le crochet de la décharge commence sensiblement au même
point* ; mais on peut constater qu'il est d*autant plus brusque que la
température est plus élevée (premier indice d'une sulfatation plus
avancée).
♦0.20,
-feCIQ,
Décharge rf= env. 0,4 Anip.: dm^
1 Températurededécharge^sslS^C.
2 . .42
321
Temps en heures
3
o
;-0.1D
-0.2Û.
10
Charge suivante flf=env.0,4Ainp.: dm^
Température ambiante t s 21°C pourlesSnégatives
35
Fio. 124. — Variation de la lension cathodique en charge et en décharge
à ditférentes températures.
A la charge suivante, effectuée à température égale, la courbe est,
pendant la partie stable, exactement la même pour les trois éléments;
mais l'élévation de tension cathodique correspondant au dégagement
d'hydrogène et qui marque la fin de la charge survient d'autant
plus rapidement que la température de décharge a été faible.
On peut en conclure évidemment que, quoique la capacité utile ait
1. C'est de ces courbes qu'a été déduite la capacité telle qu'elle est donnée par
les courbes antérieures (fig. 122 et 123); mais, dans ces dernières, on a fait une
petite correction due à une légère diverjience dans la capacité des trois plaques
(bnhargeant dans les mêmes conditions de température; ceci dit pour expliquer
que, dans les courbes de la ligure 124, la capacité de 1 paraît un peu plus élevée
(|Qe celle des plaques 2 et 3, tandis que cest l'inverse qui a lieu dans les
figures 122 et 123.
CAPACITÉ DE I/ACÇUMULATEUR AU PLOMB
293
été très voisine, la proportion de sulfate formé pendant la décharge a
augmenté avec la température, c'est-à-dire que les actions locales
ont été plus intenses.
Parmi les actions locales, celle qui est certainement le plus influen-
cée par la température est Taction chimique directe entre le plomb
spottg-ieux et Tacide sulfurique. Une mesure des différences dans les
actions locales peut être donnée ici par le rendement en quantité, en
supposant la charge terminée, quand le potentiel a atteint sa valeur
roaxLina constante. On trouve ainsi :
élément i p = 0,85
— 2 p = 0,80
— 3 prz=0,69
^^ fait curieux à signaler est que la tension cathodique fin charge,
quicoi^r^^spond au dégagement d'hydrogène, dépend un peu de la
température de la décharge précédente et est plus faible quand cette
tempéra tupg a été maintenue plus élevée.
De rn^meque le potentiel de la cathode en décharge tend à se rap-
proclien <ie celui de Télectrode supplémentaire en plomb spongieux,
lorsque s'élève la température, de même la tension cathodique de
cnarg'e i^este d'autant plus petite que la température est élevée.
i^Ç^dant la première partie (période constante) de la charge, la
diiiepexxce est faible; elle devient plus sensible à la fin de la charge.
^^ï>s les expériences entreprises sur les trois négatives précé-
dentôB, déchargeante la même densité de courant rf = 0,8 amp. : dm^
de svirffi^je apparente et à la même température (température
ambiante, 25° C), puis chargeant à la même densité de courant
°' ^ ^i4 amp. : dm* de surface apparente, mais avec les tempéra-
l«^^s diftérentes 20,5, 40,5 et 60° C, nous obtenions pour les valeurs
^^ ^^ tension cathodique celles exprimées dans le tableau 87.
TABLEAU 87
\
Tension cathodique en volts :
correspondant à la partie stable
de la courbe
correspondant à la fin de la
charge, quand la le n si on a
atteint sa valeur maxiiuu
l --. 20«,o C.
0,032
0,200
t = 40-,6 C.
0,024
0,144
t = 60° C.
0,024
0,080
294
LES ACCUMUI^TEUR^ ÉLECTRIQUES
Les causes déterminantes de ces différences sont encore ici: dimi-
nution de la résistance intérieure avec la température et égalisation
plus complète des concentrations intérieure et extérieure par la
diffusion qu'accélère la chaleur.
4** Remarques relatives à Vihfluence de la température sur la capa-
cité. — Nous avons montré précédemment comment la capacité doit
augmenter avec la température, par suite de l'augmentation du coeffi-
cient de diffusion.
Les différente^ expériences que nous venons de résumer indiquent
bien que cette augmentation de la capacité ne peut provenir ni de
l'élévation de la conductibilité ni de celle de la force électromotrice
avec la température.
Elles s'accordent toutes pour montrer que cette augmentation de
capacité avec la température est d'autant plus importante que la
densité de courant est élevée, phénomène explicable par cette consi-
dération que la concentration dans les pores de la matière active
tend à baisser, par suite de la sulfatation due à la décharge, d'autant
plus rapidement que l'intensité du courant est grande, et que, par
suite, c'est dans ces conditions que l'augmentation du coefficient de
diffusion doit avoir le plus d'iniluence.
On remarquera que l'élévation du coefficient de température avec
la densité de courant se fait sentir davantage encore sur les néga-
tives que sur les positives (pour un même type de plaques), fait que
l'on peut rapprocher de la diminution plus rapide de la capacité en
fonction de l'intensité pour les plaques négatives, ainsi qu'on le
verra plus loin.
Pour les plaques empâtées le coefficient de température augmente
un peu avec l'épaisseur de la matière active. Aussi est-il très curieux
de constater que, tandis que, pour les plaques genre Faure, le coeffi-
cient de température ne dépasse pas la valeur 0,024, qui est celle que
l'on admet pour le coefficient de diffusion, pour les plaques à grande
surface cette dernière valeur est souvent dépassée.
Les nombreuses influences qui viennent d'être examinées montrent
qu'il est impossible d'établir une formule générale de la variation
de la capacité en fonction de la température, car une telle formule
devrait tenir compte du type de plaque, de l'électrode qui limite la
capacité, de l'intensité de courant et d'autres facteurs encore,
comme la concentration de l'acide, qui doivent jouer aussi un rôle
très important.
Au point de vue pratique, le chauffage des batteries en vue de
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
295
/
VaugmentatioD de la capacité ne peut guère ^tre utilisé à part des
cas exceptionnels, et les causes principales qui s'opposent à cette
utilisation sont Taugmentation des actions locales à la négative et
aussi, comme on le verra plus loin (p. 328), la diminution de durée
des négatives avec la température.
Cet emploi peut cependant être avantageux dans les batteries
tampon ; mais alors il ne s'agit plus de Taugmentation de la capacité,
mais de la diminution du rapport -—^ entre les tensions moyennes en
charge et en décharge.
Capacité respective des deux électrodes positive et négative. —
ï^'une façon générale, on trouve que, dans les mêmes conditions de
constitution et de fonction-
'ïe/nent, une plaque néga-
^'ve a une capacité supé-
^wure à une positive du
^^me type, pour les faibles
''ï densités et au début du
fonctionnement.
.,. ^^I^eTidant, en élevant
"^terij^i^é de décharge, on
'^^st^it^ que la capacité de
'^^^^tive baisse plus ra-
^^^^«^^jit que celle de la
V^sit.£\^^ et peut même sou-
devenir inférieure à
^^^is avons mis ce fait en
^^1 ^^oe en traçant les
courl>^^ I et li {fig. 125),
qui ^^ rapportent à deux
Mu^^ à grille de 3"",5
û^?^isseur, empâtées. Ces
ûevkX plaques, constituées
^^^^^^^uement de la même manière, étaient formées, l'une (l) en néga-
Ivvfc, et l'autre (II) en positive. Après formation complète, on déter-
tftvuaix la variation de capacité avec le régime de décharge au début
i\x îouctionnement, et on trouvait dans les mêmes conditions les
courbes de la figure 125, qui montrent bien que la capacité de la
50
40
5 30
E
10
0
1 2 3 4 s
Intensité en Ampères
Fio. 125. — Capacités respectives d'une
positive et d'une négative.
296
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
r
négative supérieure à celle de la positive aux régimes lents va
s'en rapprochant de plus en plus aux régimes élevés. Il s'agit ici du
début du fonctionnement, point important à signaler, car, ainsi
qu'on le verra plus loin, la variation de la capacité avec le nombre de
décharges n'a pas la môme allure dans les deux cas, et il peut arri-
ver qu'au bout d'un certain
temps de fonctionnement la
capacité de la négative soit
inférieure à celle de la posi-
tive à tous les régimes.
U. Schoop * a étudié éga-
lement la variation de capa-
cité en fonction de l'inten-
sité relative à des électrodes
■positive et négative de
même conslitution ^. La den-
sité de l'acide était 1,17.
Les figures 69 et 70 indi-
quent, pour les deux genres
de plaques, les variations de force électromotrice E et de différence
de potentiel e, anodiqueet cathodique, étudiées à l'aide de l'électrode
supplémentaire au mercure.
On constate bien, d'après ces courbes tracées pour des intensités
variables, que la capacité cathodique diminue plus rapidement que la
capacité anodique pour les intensités élevées ; c'est ce qu'expriment
plus clairement encore les courbes de la figure 126, qui donnent dans
chaque cas la variation de capacité en fonction de l'intensité.
Influence du type de plaque sur la capacité. — Harry Wehrlin ^ a
1. Zeitschrift f. Elektrotechnik, t. XIX, p. 102; — Éclairaffe électrique, t. XXIV,
p. 63.
2. Les constantes de ces plaques du type A. Hagen étaient les suivantes :
\
\
1
v\
\
\
^
t
^
Sui
'Ah,
v
\A
n
\
^
S
\
ts
^
^
^
i
V
>
\
\
\
<
^
s
\
Ane
^
Ss
V
S
V
•
"^
—■
(
i
/
s
/
6
;
0
2i
A/np Hêurti
FiG. 126. — Capacités respectives des positives
et des négatives.
Poids des plaques formées et
sèches à l'air en grammes. . .
Surfnce totale active en dm-..
Siii-face [»lane, en dm-
POSITIVE
à
GnAM)K 8LIIKACF.
NÉGATIVE
à
ORAXOE SL-rtiTACE
POSITIVE
à
GRILLE
NÉGATIVE
à
CfRlLLE
2396
34 ,r.
.-1.75
il
2328
34,0
5,75
11
lîoO
5,4
5,4
6
llfiO
5,4
6
Epaisseur des plaques, en mm.
3. Cenlvalhlatt f. A c cumulai oren un d Elementenkunde, t. II, p. 33 et 4o ;
Eclairage électrique, t. XXVII, p. 224.
CAPACITK DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
297
Qéterminé l'allure des courbes de capacité des positives de fabrica-
tion différente. Il a adopté une méthode de représentation graphique
i 9 1» il ii tS tt tS Temps éi (^bèaye en Aêu/sfS
I
' 2 ikStTSSIÛ an tS /* H Ttmps œ aecnarge e^Tfiëù.-^*
FiG. 121. — Capacités respectives de différents types de plaques.
parliculière et qui consiste à porter les temps de décharge en abscisses
^fig. 127) et les capacités correspondantes en ordonnées.
298
LES ACI'.L'MILATEURS ELECTRIQUES
Si on trace, pour un élément déterminé, plusieurs courbes se
rapportant à des différences de potenliel variables pour la fin de la
décharge, telles que celles choisies ici : 1,80,1,85, 1,90,1,92, 1,95 volt,
le système de courbes ainsi obtenu ne donne pas seulement la
variation de capacité avec la durée de la décharge, mais aussi Tallure
même des décharges pour toutes les intensités. En effet, en joignant
par une droite un point quelconque d'une des courbes à l'origine,
cette droite représente une décharge effectuée à une intensité a, qui
est déterminée, car pour tous les points on a Téquation
qui peut se traduire par :
capacité =z intensité X temps.
Les points de coupure de ces droites avec les cinq courbes donnent
des points suffisants, si on connaît'en outre les différences de poten-
tiel initiales, pour tracer les courbes de décharge correspondant aux
différentes intensités.
Les courbes tracées ici {/ï(;. 127) d'après celte méthode sont
affectées d'un indice 2, 3, 5, qui signifie que la décharge a eu lieu
en deux, trois ou cinq heures (la différence de potentiel finale étant
!, 80 volt).
L'auteur a étudié comparativement, de cette façon, trois éléments
qui différaient essentiellement par la construction de leurs plaques.
Dans tous ces éléments, les négatives avaient une capacité supé-
rieure aux positives et ne variaient que de quelques centièmes de
volt pendant la décharge ; c'est, par conséquent, une étude compa-
rative de positives qui est faite dans ce cas.
Les trois éléments étaient choisis de telle sorte qu'ils avaient
même capacité, 25 ampères-heures, au régimede trois heures et jusque
1,80 volt. Les valeurs indiquées dans les courbes des différences de
potentiel initiales sont celles obtenues quelques minutes après le
commencement de la décharge, lorsque la période du coup de fouet
est terminée K
\. Les constantes des éléments sont les suivantes : Dans rélénient I, la
plaque positive est une plaque à grande surface construite par la fabrique
d'accumulateurs Wùste et Rupprecht. La plaque a une âme, et les nervures dune
face croisent celles de la face opposée. Les dimensions de la plaque sont
105 X 165 millimètres, et 0 millimètres d'épaisseur, dont 7 millimètres d'àme. Le
à
f
CAPACITÉ DE 1/ACCUMULATEUR AU PLOMB 299
Entre les trois types de plaques étudiées, il y a les difTérences
essentielles suivantes :
La plaque à grande surface 1 a une quantité de peroxyde relative-
ment petite, mais répartie en couche mince, ce qui assure une très
grande surface de contact entre le conducteur et la matière active,
d'une part, et, d'autre part, entre celle-ci et Télectrolyte. 11 en résulte
une résistance moindre de matière active et une égalisation plus
rapide des concentrations intérieure et extérieure de Télectrode.
La plaque II a une quantité de matière active environ double, mais
en couche plus épaisse. Sa surface de contact entre le conducteur
et la matière active est encore assez élevée, mais beaucoup moindre
cependant que celle de la plaque I. Le courant traverse encore assez
également toutes les parties de la matière. Entre Télectrolyte et la
matière active la surface de contact est petite, car les barreaux de la
grille recouvrent une partie du peroxyde.
La plaque III a une quantité de matière un peu inférieure à II, mais
disposée en couche plus mince, 6 millimètres au lieu de 7. La surface
de contact entre la matière active et le conducteur étant très petite,
les parties voisines de celui-ci travailleront les premières. Par contre,
entre Télectrolyte et la matière active la surface de contact est un
peu plus grande que celle de II, quoique cependant considérable-
ment moindre que celle de I.
rapport entre la surface active et la surface apparente est égal à 8. La plaque pèse
2.500 grammes, dont environ 300 à 400 grammes de peroxyde.
La positive de l'élément II est du type à grille construit par la même maison.
EUe est constituée par des pastilles en oxyde de plomb, fabriquées à l'aide d'une
presse spéciale, et munies de rainures el de trous. Ces pastilles sont disposées
les unes à côté des autres dans un moule. Le plomb que l'on y coule ensuite
remplit les rainures et les perforations que pos.^èdent celles-ci; de sorte que
toutes les pastilles sont bien serties et que les deux côtés de quadrillage sont
réunis par des rivets en plomb. La plaque essayée ici a comme dimensions
195 X 165 millimètres et 1 millimètres d'épaisseur. Son poids total de
1.600 grammes se décompose en 720 grammes de peroxyde et 880 grammes de
((uadrillage.
Les plaques négatives des éléments I et II sont de ce même type, mais
d'épaisseur .'5 millimètres seulement.
Les courbes Ili se rapportent à une plaque à matière empâtée. C'est un quadril-
lage composé d'un cadre et de traverses qui le divisent en cases <\ue l'on remplit
de matière active. La plaque a comme dimensions 190 X 16*> millimètres et
6 millimètres d'épaisseur. Son poids est de l.OijO grammes, dont 440 grammes de
quadrillage et 610 grammes de peroxyde. Comme dans le cas précédent, la
matière est perforée et la plaque possède 720 trous.
On a adopté le même montage pour les trois éléments; la distance entre les
plaques est de 10 millimètres, la concentration de l'acide est de 23" B. fm charge,
et sa quantité telle que la variation n'est que de quelques degrés pour les ditle-
rentes décharges.
300
LKS ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
De ces considérations, on peut déduire que, pour Télément I, la
capacité sera limitée par défaut de peroxyde, tandis que, dans les deux
autres cas, c'est le défaut d'acide dans la masse qui limitera en pre-
mière ligne la capacité.
La courbe des différences de potentiel initiales [flg, 127), plus élevée
pour la plaque I, montre bien pour celle-ci une résistance intérieure
plus faible et une diffusion de Tacide s'opérant dans de meilleures
conditions.
Les mêmes courbes des plaques II et III indiquent aussi pour cette
dernière une plus grande résistance, mais une plus grande facilité de
pénétration de Tacide. C'est ainsi que la tension initiale étant la
même, 1,93 volt, pour la décharge en cinq heures, dans le cas des
décharges plus rapides la plaque II donne des valeurs supérieures
à la plaque III, tandis que c'est Tinverse qui se produit dans le cas
des décharges plus lentes.
Les mêmes causes expliquent lallure différente des courbes de
variation de capacité avec la durée de la décharge. Celles de la
plaque 1 montent le plus vite depuis Torigine pour se rapprocher rapi-
dement ensuite de Thorizontale. Pour les décharges effectuées en
moins de trois heures (on sait que les trois plaques ont même capacité
en ce point), comme la capacité est limitée par le défaut d'acide à
Télectrode, il est évident — et c'est ce qu'on trouve nettement ici — que
ce sont les plaques ayant la plus grande surface de contact entre
matière et électrolyte qui auront le plus de capacité.
Pour les décharges de durée croissante, la capacité ne monte plus
que très lentement pour la plaque I, car elle est bientôt limitée par
la faible quantité de matière active.
Au contraire, la plaque II et surtout la plaque III ont des capacités
augmentant encore fortement, même pour des décharges déjà très
lentes. Les courbures sont dans ce cas bien moins prononcées que
pour la plaque I, et les courbes III, avec différences de potentiel
finales 1,92 et 1,95 volt, s'approchent sensiblement d'une droite.
Dans les courbes de décharges tracées d'après les courbes précé-
dentes, ainsi qu'il a été indiqué plus haut, on a porté en abscisses les
ampères-heures débités et en ordonnées les différences de potentiel,
pour des durées variables de décharge. On remarque d'abord que,
dans les trois cas, la courbure est d'autant plus accentuée à la fin de
la décharge que celle-ci a été effectuée à une intensité plus faible et,
par suite, que la capacité a été plus grande. Ce phénomène serait
encore plus net si les courbes avaient été poussées au-dessous
CAPACITÉ DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
301
"6 i,80 volt. Il s'explique par ce fait que, lorsque la quantité d'élec-
tncité prise à une plaque augmente, les deux influences : défaut
d'acide et défaut de matière active, superposent de plus en plus leurs
effets.
On remarque également que, pour une même intensité, la courbe
de décharge tombe plus brusquement pour la plaque I que pour la
plaque 11 et aussi pour celle-ci que pour la plaque 111. C'est que la
^
<
\
\
V
\
^^
•
\N
^^^^3
K,
"^"^^^2
\l
c3 0 1 2 3
IntiHisitBSurkiqueenAnipèrfapardfn^desurtototaieap^
xVti. 128. — Capacités respectives de différentes plaques négatives.
giière active de la plaque I travaille beaucoup plus uniformément
que celle des deux autres et que la plaque III est dans les plus mau-
vaises conditions à cet égard.
C'est aussi ce qui explique qu'en pratique, lorsqu'on exige une
di/Térence de potentiel finale élevée, on perd moins de capacité avec
la plaque à grande surface qu'avec les plaques à matière empâtée.
Les expériences de Wehrlin sont relatives aux plaques positives.
Pour les plaques négatives, on trouve les mêmes lois, et la capacité
varie, en fonction de l'intensité, moins avec les plaques à grande
surface qu'avec les plaques empâtées, et, pour celles-ci, la variation
est d'autant plus grande que l'épaisseur de la matière active est plus
forte. C'est ce qu'indiquent nettement les courbes de la figure 128
qui se rapportent à trois négatives de même surface totale apparente.
Pour la plaque 3 à grande surface, dont l'épaisseur était de 8 milli-
302
LES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
mètres, le rapport entre la surface totale active et la surface totale
apparente était égal à 6,53. II n'était que 0,72 pour la plaque 2
et 0,45 pour la plaque i, ces deux plaques étant du type Faure, ne
possédant pas d'âme, et ayant pour la matière active une épaisseur
de 4 millimètres (plaque 2) et 6 millimètres (plaque 1).
Les courbes se rapportent à la capacité initiale < (au début du fonc-
tionnement) et à la concentration d*acide 25" B. Aux régimes faibles,
la plaque i , qui possède la plus grande quantité de matière active,
donne la capacité la plus élevée; mats cette capacité baisse plus
rapidement ensuite que celle de la plaque 2, par suite de la plus
grande surface active de cette dernière.
1. Fait important à signaler, car, en général, la capacité baisse plus rapidement,
en fonction du nombre de décharges, pour la plaque à grande surface que pour la
plaque genre Faure.
CHAPITRE X
DURÉE DES PLAQUES DE L'AGGnHDLATEUR AU PLOMB
Variation de la capacité des positives pendant leur fonctionnement.
"^ Lorsqu'on étudie la variation de capacité des plaques positives
^0 fonction du nombre de décharges, on trouve des lois très
variables avec les différents types de plaques.
On peut ranger, à ce point de vue, les plaques positives en
trois grandes classes :
^"^ Plaques à grande surface, ou plaques genre Planté, caracté-
risées par un support en plomb doux, capable par conséquent de se
peroxyder peu à peu, ce support étant très développé et étant recou-
vert, par un procédé de formation quelconque, d'une couche exces-
sivement mince de peroxyde, qui travaille ainsi sous une très faible
épaisseur (souvent inférieure au dixième de millimètre) ;
2* Plaques empâtées, ou plaques genre Faure, caractérisées par
^n support en plomb inoxydable (généralement plomb antimonieux)
présentant des alvéoles de forme quelconque que Ton remplit de
Wiatière active, travaillant ainsi sous une épaisseur qui peut être
assez élevée et atteint toujours plusieurs millimètres ;
3® Plaques mixtes, ou plaques genre Faure-Planté, caractérisées
par un support en plomb doux, par conséquent peroxydable, pré-
sentant des alvéoles que Ton garnit de matière active, qui travaille
sous forte épaisseur, comme les précédentes, au début.
!• Plaques à grande surface, — Si on prend une plaque genre
Planté, non formée, on trouve que sa capacité croît avec le nombre
de décharges jusqu'à ce que la couche de peroxyde obtenu ait atteint
une épaisseur suffisante pour s'opposer à la peroxydation plus pro-
fonde du support; à partir de ce moment, celle-ci ne se fait plus
qu'au fur et à mesure de la chute du peroxyde. La capacité ne subit
plus alors que des fluctuations dans les deux sens, et qui dépendent
304 KES ACCrMUI-ATEUKS ÉLECTUF^^KJES
des conditions de fonctionnement; selon que celles-ci sont favorables
à une formation plus profonde ou à une chute plus active de matière,
la capacité augmente ou diminue. Ces phénomènes se produisent
jusqu'à ce que le support en plomb doux ne renferme plus
suffisamment de métal pour assurer la solidité mécanique et la con-
ductibilité électrique; la plaque est alors complètement usée.
Cette usure peut d'ailleurs n'être pas absolument régulière; en
général, plus importante sur certains points, elle donne lieu à des
cassures et à des chutes de parties de plaque, qui rendent encore
plus limitée la durée de cette plaque. Souvent même, bien avant
la peroxydation complète du support, il arrive qu'une plaque, mal
calculée, doit être mise hors d'usage par suite des déformations
excessives qu'elle a subies et qui sont inévitables, ainsi qu'il sera
expliqué plus loin, avec ce type de plaques.
Lorsqu'une plaque genre Planté subit une formation préalable,
si la couche de peroxyde produite est faible, la capacité croît dans
la suite comme dans le cas précédent.
Si la formation a donné lieu à une couche de matière active trop
épaisse, la plaque présente au début une capacité plus élevée, mais
qui diminue avec le nombre de décharges, par suite de la chute
de matière, jusqu'à la valeur qui correspond au fonctionnement
en Planté.
Il arrive parfois qu'une mauvaise formation donne une couche
initiale de peroxyde insuffisamment adhérente. Dans ce cas,
la capacité, élevée au début, baisse rapidement avec le nombre de
décharges et passe par un minimum pour remonter ensuite sous
l'action de la peroxydation progressive du support.
D'une façon générale, la durée de ce type de plaque dépend de
l'épaisseur des parties actives en plomb doux, el, comme la capacité
est proportionnelle à la surface active, il est évident que la durée et
la capacité massique* doivent varier en sens inverse.
2^ Plaques ernpdt^es, — En général, avec ce type de positives,
la capacité obtenue est maxima au début du fonctionnement et elle
va diminuant avec le nombre de décharges, par suite de la chute
du peroxyde. Cette chute n'est pas compensée, comme dans le cas
précédent, par la formation progressive du support, celui-ci étant
beaucoup moins oxydable et présentant une faible surface.
Il y a cependant diff^'^rents cas particuliers à examiner ici, d'après
1. Capacité rapportt'c h l'unité de masse de plaque.
DURÉE DES PLAQUES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 305
les façons très diverses de constituer la matière active. Lorsque
le peroxyde obtenu possède une faible densité apparente, on a vu
précédemment (p. 258) que Ton réalise ainsi les meilleures condi-
tions de bonne utilisation de la matière active et, par suite, de grande
capacité. Dételles plaques se comportent alors comme il vient d'être
mentionné, et la capacité baisse en fonction du nombre de décharges.
Au contraire, si le peroxyde obtenu est très peu poreux, la capa-
cité initiale peut être beaucoup plus faible que dans le cas précé-
dent. J^^ capacité croît alors avec le nombre de décharges, malgré la
chute de matière active, par suite du foisonnement beaucoup plus
important que dans le cas précédent, foisonnement qui augmente
peu à peu la porosité de la matière active, et, par conséquent, le coef-
ficient d'utilisation de celle-ci.
Ce dernier phénomène prend d'autant plus d'importance que la
matière active travaille sous une plus grande épaisseur, de telle
sorte que, pour les plaques genre Faure d'une certaine épaisseur,
la courbe de variation de capacité avec le nombre de décharges
monte d'abord jusqu'à un maximum pour redescendre ensuite en
fonction de la chute de matière.
^* f^laques mixtes, — Au début de leur fonctionnement, ces
Pjftques travaillent exactement comme les précédentes. Elles n'en
"*"èreut qu'au bout d'un certain temps, lorsque le support en plomb
^"^ commence à se peroxyder. La capacité, au lieu de baisser,
"^'^^e dans le cas précédent, par suite de la chute de matière active,
''^sier constante ou même augmenter, la formation Planté ame-
^^ travail des quantités nouvelles de peroxyde. Il est d'ailleurs
a r^tn^rquer que, pour maintenir la capacité constante, il suffit que
\ formation Planté produise un poids de peroxyde moindre que
lg poids de matière tombée ; on sait en effet que le coefficient d'uti-
lisation de ce peroxyde travaillant sous faible épaisseur est plus
grand que celui de la matière empâtée.
La variation de capacité en fonction du nombre de décharges
dépend dans ce cas du profil de la plaque. Si celle-ci présente un
conducteur très multiplie, laissant par conséquent une surface faible
à la matière active empâtée, la capacité sera faible au début et
s'élèvera considérablement dans la suite lorsque la grande surface
du quadrillage, devenue active, travaillera en Planté.
Si, au contraire, le quadrillage en plomb doux présente un faible
développement de surface, la surface et le poids de la matière empâtée
seront plus grands que dans le cas précédent, et la capacité initiale,
20
3C6
LES ACCUMUI^VTEURS ÉLECTRIQUES
plus élevée ; en revanche, la capacité augmentera beaucoup moins
dans la suite; elle pourra même baisser un peu, si la surface du
support est insuffisante.
4® Expériences sur la variation de capacité des positives avec
le nombre de décharges. — Nous avons vérifié ces différentes lois en
0 20406080100
200
iOO
400 500
Nombre de Décharges
FiG. 129. — Courbes de variation de la capacité des positives
avec le nombre de décharges.
étudiant expérimentalement les variations de capacité. des dififérents
types de plaques positives, en fonction du nombre de décharges.
Les résultats en sont exprimés dans les courbes de la figure 129,
les capacités ayant été rapportées à Tunité de surface apparente
de positive (S = 2 A . Z).
Le tableau 88 indique les principales constantes relatives à ces dif-
férentes plaques; ces constantes ont été également rapportées à
Tunité de surface apparente.
DURÉE DES PLAQUES DE. L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
307
^^^^^
II?
A
^"^^^
0)
9i
S
0
•«
•a
w a-5
ft^
H
i
c3
d c 0 .
s|li
S5
^
c
^
a.
><
1
•0
Û.
><
7:
IfS"
«S
en
5
€
5
a{ cd 0 4)
•S,
^
&>
S
ua
<
>
X
0
1 [
si
tsx:
t.
t.
c
a.
j3
1
a.
2
0
0
1 1
^ . â
00 ** ^
II
1
9i
B
s
4)
^ <N es
"S "5
&
So
ï
3
'«î
^ *<« rrt
s-
CMC
9
c«
es
<«
e
0
-30
5
te
0
«S
s a
^
<v <o (V
I§
f
^
S*
I«
fs
-
a
Ci a a
9u
Cm
0U
Pu
eu
0U
2 Ë d
1 g -i s t
(M
91 an ao
00
o>
art
art
art
art
^«
<«« <M (M
<N
<N
'N
(N
(N
«N
s s î
iissil
S
■*■ co art
aO
0»
^
co
PO
— (M -*
ffO
n
•*
5
%iii s
0
000"
0
0
0
0
•^
•^
V'iti 1
arj
art
CO
•UN ro ars
(N
1^
co
tfO
00
00
X
1='- ( 1
0^
-^ (N ^
G^
r-
0^
0^
<o^
0
X
0"
0" 0" 0"
^|N
0"
"^
"^
0"
0"
<
W 2 a- «
o>
0»
0*
r^
-}
se
<
0^
1^
art
0^
po"
H 2 ® ©
w J^ s, *• ^ -5 „
< .^ » •«< s «« a a
n
ç©
«0
<o
00
00
«^
r^
co
^
ipnile
cT
0"
0"
0"
0"
a--5
co
art
-N
00^
00^
00*
a.'î
•<*<
«*
«0
PO
00
<N
<N
^*
ffO
r5
PO
PO
K 9 .
a^
ffo
^
0
art
0
PC
^
r-^
»r
£:-âs3-2. i
l'-
«0
r^
t-
art
S "«^^â- So
a < = s
30
00
art^
00
00
00
00
<V
0)
M
à
.2
0)
0?
«
3»
Ck
3
S
'53
2
*i^
S
s
i =»
Çfl
93
<3
<3
<3
K
X
? :
4)
Q)
a*
a<
o.
H ^
73
B
B
B
'•è
ii
S
a
S
0
fi
U
u
H
1 ^ 1
>-
>•
--
=
>
m
>
308 LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
I.a plaque VI, à formation Planté, montre une capacité croissante;
la plaque VIT, à grande surface, qu'une formation profonde au
nitrate a recouverte d'une couche assez épaisse de peroxyde, voit
sa capacité, très élevée au début, descendre jusqu a une valeur
constante.
Entre les plaques II et Y, toutes deux empâtées, il n'y a de diffé-
rence que dans la composition de Tempàtage. Pour la première,
dont la matière active est très poreuse, la capacité croît légèrement
pendant les premières décharges pour diminuer régulièrement
ensuite. La deuxième possède une matière active de densité appa-
rente plus élevée et, quoique renfermant un poids supérieur de
peroxyde (voir le tableau), donne une capacité initiale beaucoup
plus faible que la précédente; cette capacité monte assez rapidement
au début, très lentement ensuite, pour se rapprocher de la capacité
de la première après un assez grand nombre de décharges.
Sur la plaque I à grille très légère de 3"", 5 d'épaisseur et garnie
du même empâtage que II, on voit très nettement l'influence du
foisonnement. La capacité, déjà très élevée au début, croit jusqu'à un
maximum pour diminuer rapidement ensuite.
Les plaques mixtes III et IV diffèrent entre elles par les poids
et surfaces de matière active empâtée et par les surfaces de plomb
doux du support. La première, très supérieure à la seconde sur les
deux premiers points, donne au début une capacité beaucoup plus
élevée. Les deux plaques augmentent de capacité dans la suite; mais
alors que celle de III croît relativement peu, la capacité de IV s'élève
considérablement et atteint une valeur maxima supérieure à celle
de III, par suite de son plus grand développement de surface
de plomb doux.
Sur la durée des positives. — 1° Chute de la matière active. —
La durée des plaques positives est malheureusement trop vite
limitée, par suite du phénomène qui parait inévitable* de la
chute de matière active.
Cette chute provient en partie du foisonnement. On appelle ainsi
Taugmentation de volume que subit la matière active pendant son
1. On constate que, inAme en retenant mécaniquement la matière active sur le
support, comme il est fait, par exemple, pour les plaques ehtièremenl recouvertes
d'une enveloppe poreuse ''porcelaine, amiante, etc.), il filtre, au travers de cette
enveloppe, une quantité croissante de matière, composée principalement de sul-
fate de plomb à l'état très ténu.
DURÉE DES PI^QUES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 300
fonctionnement. Cette action est facile à démontrer. On sait en effet
que, pendant la décharge, la matière active se sulfate partiellement
{proportionnellement au nombre d'ampères-heures d*après la théorie
de la double sulfatation) ; il en résulte la transformation suivante de
la matière active utilisée : une molécule de PbO% d'une masse rela-
tive 239 à la fin de la charge, donnera à la fin de la décharge une
molécule PbSO* d'une masse relative 303.
Si on se rappelle, d'autre part, que la densité réelle du sulfate
de plomb est égale à fi,2, tandis que celle du peroxyde est d'en-
viron ^,4, on voit qu'une molécule de peroxyde, qui occupait à la fin
de la cliarge un volume 1, présentera un volume :
303. ?4.^,, 325
239 . 6,2
à la fin de la décharge.
En sappossint, pour l'ensemble de la matière active, un coefficient
d'utilisation de 0,5, ce qui correspond sensiblement au maximum
possible, laugmentation du volume total de matière pendant la
décharge se fera dans le rapport :
A H . A K 303 . 9,4
*''^ + <''^ -23976:1- = *•*«•
Ce rapport peut être désigné sous le nom de coefficient de foison-
nement cubique.
Jl s'ensuit évidemment que, si la densité apparente du peroxyde
9 4
est supérieure à 7-T0' il y aura augmentation du volume apparent
de la matière active, et ceci permet d'expliquer les déformations que
prennent certaines plaques du type Faure à empâtage insuffisam-
ment poreux, sous l'influence des pressions exercées par la sulfata-
lion de celui-ci.
Dans tous les cas, même si la densité apparente du peroxyde est
suflisamment faible pour qu'il n'y ait pas augmentation du volume
apparent, une modification importante au point de vue physique se
sera produite d'une charge à la suivante. On peut considérer en effet
le peroxyde initial comme constitué d'une série de cristaux d'une
certaine grosseur séparés par des pores dans lesquels circule l'clec-
Irolyte ; après une décharge, la partie superficielle de ces cristaux
sera sulfatée et aura, par suite, augmenté de volume. Lors de
310 LES ACCrMLLATEURS ÉLECTRIQUES
la charge suivante, ce sulfate va régénérer du peroxyde, mais non
plus .sous la forme du cristal unique qui lui a donné naissance;
ce cristal primitif aura diminué de volume et sera recouvert d'une
série de cristaux plus petits séparés entre eux par des pores où cir-
culera 1 electrolyte.
Dans ces conditions, on conçoit que la matière active positive
doit se transformer au fur et à mesure de son utilisation en cristaux
de plus en plus petits et déplus en plus nombreux. La multiplication
des pores permet à Taclion électrolytique de pénétrer plus profondé-
ment, ce qui explique l'augmentation de capacité souvent constatée
au début du fonctionnement des plaques genre Faure. Mais la dimi-
nution de grandeur des cristaux rend Tadhérence de la matière
active au support plus précaire, et celle-ci se détache peu à peu sous
Faction de la poussée des bulles d'oxygène qui, formées au sein de
la matière active superficielle, se dégagent en détachant, comme
ferait un levier, les fines particules de matière.
Ces différentes actions se produisent d'abord à la surface de
la plaque où la matière active est mieux utilisée : ce sont alors
les parties superficielles qui tombent les premières; puis les couches
plus profondes, mises à découvert, deviennent à leur tour mieux uti-
lisées et tombent également peu à peu; les phénomènes se con-
tinuent ainsi jusqu'à chute complète de toute la matière active.
En analysant d'une façon semblable le foisonnement des plaques
genre Planté, on trouve que le coefficient de foisonnement est encore
plus élevé. En effet, on part ici d'une masse de 207 grammes de plomb
ordinaire de densité 11,4 et on la transforme par la formation en
239 grammes de peroxyde de densité 9,4; l'augmentation de volume
de cette première transformation se fait donc dans le rapport :
207.9,4 -*»*"•
Si on suppose ensuite à la décharge suivante un coefficient d'uti-
lisation égal à 0,5, la nouvelle augmentation de volume se fait dans
le rapport 1 ,46, comme en l'a vu ci-dessus. Il en résulte, pour le coeffi-
cient de foisonnement cubique correspondant à l'état fin décharge,
la valeur
i,40 . 4,46 = 2,045.
Si l'augmentation de volume pouvait s'effectuer également dans
tous les sens, le coefficient de foisonnement linéaire serait égal à la
DURÉE DES PIAQUES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 311
racine cubique de cette valeur ; mais il n'en est pas ainsi par suite
de la résistance mécanique du support de plomb, auquel adhère
la matière active et qui ne peut obéir complètement à un allonge-
ment aussi important suivant ses deux dimensions planes; c'est donc
dans le sens perpendiculaire au plan du support que doit se produire
le foisonnement linéaire le plus important. Néanmoins il en résulte
sur le support des efforts très puissants, qui ont d'autant plus d'effet
que la ténacité du plomb doux est faible; ainsi s'expliquent les
allongements des bandes ou des nervures actives des plaques à
grande surface ou des plaques mixtes qui travaillent en Planté.
L'allongement total suivant chaque dimension est proportionnel à
cette dimension et augmente avec le nombre de décharges ; en effet
chaque couche nouvelle de plomb qui se peroxyde donne lieu à de
nouveaux efforts qui s'exercent sur un support de moins en moins
résistant, puisque sa section diminue; aussi l'allongement croît-il
plus rapidement que le nombre de décharges.
Dans les plaques à grande surface, on doit prévoir ces déforma-
tions, et c'est pour cette raison qu'un intervalle suffisant doit être
ménagé entre l'extrémité des bandes actives et le cadre, dans le cas
où les plaques sont constituées d'un assemblage de bandelettes de
plomb doux. Dans certaines circonstances, il peut arriver que les
allongements se fassent inégalement des deux côtés de la plaque, qui
alors, outre la déformation plane, peut présenter un gauchissement
ou gondolement.
Pour les plaques à grande surface, il arrive quelquefois qu'une
formation trop rapide (certaines formations électrochimiques) donne
un peroxyde insuffisamment adhérent. Dans ce cas, les efforts de
foisonnement peuvent avoir pour effet de détacher complètement du
support la couche active, qui forme alors une écaille et ne tarde pas à
tomber.
Avec les plaques mixtes, la déformation ne survient qu'après un
nombre de décharges plus considérable que dans le cas précédent,
car la formation Planté ne se produit que lorsque le support vient
en contact de Télectrolyte par la chute de la matière empâtée.
La chute du peroxyde dans le cas des plaques Planté s'effectue
pour la même raison expliquée plus haut, relative au cas des plaques
Faure.
Celle chute de matière est intéressante à étudier. Nous avons fait
cette étude parallèlement à celle (p. 306) de la variation de capacité
en fonction de la durée, pour les différents types de plaques. Les
312
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
courbes de la figure 130 se rapportent aux mêmes plaques et aux
mêmes essais que la figure précédente (129) ; elles expriment la va-
riation de la quantité de matière déposée en fonction du nombre de
décharges. Remarquons de suite qu*une masse déterminée de peroxyde
produit une masse un peu plus grande de dépôt, car celui-ci renferme
170
SÎ160
^/
m-t
«
S.150
/
•
3
J140
/
^
^r
«130
/
g
y^
S 120
gno
y^
y^
|ioo
y^
? 80
\^ >^
E
^ >^
■o
>^ /
|80
X ^X
1 '0
S> 60
S
/^
y
/;♦
g 50
/
A
>«4
XX
/^
? 40
/ y
^/
•>
X
//^y
^
^
5^
„x>^
1 20
Ér/^^^^^
^x
-o
J»
JyC^^^^
,,0*"''''^
s 10
«%Vy5^^
^^^«■""^"^
s
jP^Vl -
— ■
0 70 40 6OB010O
?00
3Q0
roo
40O 600 600
Nombre de Décharges
FiG. 130. — Courbes de chute de la matière active positive
800
900
1000
toujours une proportion assez considérable de sulfate de plomb,
proportion que nous avons reconnue en moyenne voisine de 50 0/0 *.
En adoptant ce dernier chiffre, on trouve que 239 grammes PbO'
donnent un dépôt de 271 grammes. Les valeurs suivantes trouvées
pour les dépôts doivent donc être réduites dans la proportion :
239
rrr '-^ 0,88 environ
A / 1
pour exprimer la chute de peroxyde.
1. Cette proportion peut dépasser 90 0/0 dans le cas où la matière active est
retenue sur la positive par une enveloppe poreuse.
DURÉE DES PIAQUES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
313
TABLEAU 89
SE-.
M 1
O r.
Ui
S
(S
te,
îitî
- '- ..
BsS
1 =
<
"S.S
TYPE DE PLAQUE
PÉRIODES
de
si-:
•<
IËs|
<
H S
t 2 g '^ M
DÉCIIAROES
toi
M
a H R
e M
lis
1 = 2
H o o «
£ g .. S
u
£ o « ^ 9*
< a a
•w B. hi s
g
^ s a 2 •<
•
0- 5îO
0,50
0,113
0,023
50-iOO
1,25
0,227
0,016
VI.
Grande surface. ^
100-200
200-300
1,88
2,40
0,453
0,453
0,026
0,026 ,
r 444
0,036
300-400
3,25
0,453
0,036 '
400-444
3,20
0,453
0,072
VII
. Grande surface.
0- 50
50-115
3,80,
2,88
1,225
1,225
0,050
0,083
115
0,066
0-50
5,88
0,775
0,068
ï. Empâtée.
50-75
5,94
0,775
0,067
i '^»
0,068
75-93
3,00
0,775
0,500
\
II. Empdtée.
0- 50
3,80
1,030
0,068
50-100
100-200
3,55
3,'^5
1,030
1,030
0,087 1
0,068 ,
230
0,073
200-230
3,00
1,030
0,072 ^
(
0- 50
50-iOO
1 100-200
2,28
1,030
0,070
V. Empâtée
1
2,32
2,38
1,030
1,030
0,095 1
0,097 1
230
0,090
' 200-230
2,62
1,030
0,089
0- 50
4,00
0,680
0,090
'
.
50-100
4,05
0,680
0,067
III. Mixte.
100-200
4,40
0,680
0,051
^ 370
0,053
200-300
4,90
0,680
0,044
1
200-370
5,00
0,680
0,037
0- 50
2,15
0,680
0,091
50-100
2,25
0,680
0,059
«00-200
2,50
0,680
0,046
200-300
2,90
0,680
0,040
IV. Mixte. i
300-400
3,60
0,680
0,037
945
400-500
4,20
0,680
0,034
0,043
500-600
4,75
0,6S0
0,040
600-700
5,38
0,680
0,035
700-800
5,65
0,680
o,o;<2
800-900
5,10
0,680
0,053
900-945
4,15
0,680
0,086
314 I.ES ACCUMILATEURS Éf.KCTRTQUES
Les courbes de la figure 130 monlrent combien est diiïérente la
quantité de matière déposée pour les difTérents types de plaques :
très faible pour la plaque (VI), qui travaille en Planté et donne une
faible capacité, elle est au contraire très élevée pour la plaque (I) à
grille empâtée donnant une très grande capacité. On remarque
d'ailleurs que les plaques des différents types se classent ici dans le
même ordre que dans celui des capacités. Aussi nous paraft-il beau-
coup plus logique d'évaluer la chute de matière active, non en fonc-
tion du nombre de décharges, mais en fonction du nombre d'ampères-
heures débités. Les valeurs ainsi obtenues ont été relevées dans le
tableau 89 delà page 313.
On voit par ce tableau que, rapportées à l'unité de capacité, les
masses de dépôt deviennent du même ordre de grandeur. Plus faibles
pour les positives à formation Planté, c'est avec les plaques empâtées
qu'ils sont les plus élevés.
Pendant la plus grande partie du fonctionnement d'une positive
Planté (VI), on a obtenu un dépôt de 0«%02 à 0«f',03 par ampère-
heure.
Les plaques à grande surface, à formation électrochimique (VII),
peuvent donner un poids de dépôt comparable à celui des plaques
empâtées. .
Pour celles-ci, il y a lieu de considérer la forme du quadrillage et
la constitution de Tempâtage. Les plaques 1 et II, de forme de qua-
drillage très différente, mais de même empâtage, donnent des dépôts
spécifiques voisins ; ceux-ci sont beaucoup plus difTérents entre les
plaques H et V, qui cependant ont le même quadrillage, mais dont
l'empâtage diiïère.
Les plaques mixtes se placent ici aussi entre les plaques genre
Planté et les plaques genre Faure, et les poids de dépôts se rap-
prochent d'autant plus d'un de ces deux types que la capacité s'en
rapproche également.
2° Influence de la forme du quadrillage sur la durée des plaques
positives empalées. — La grandeur des pastilles de matière active influe
sur la chute de matière active dans le cas des plaques empâtées ou
mixtes. Elle est plus active quand ces pastilles ont une plus grande
surface.
Nous avons effectué quelques essais relatifs à des plaques sem-
blables constituées de bandelettes horizontales différemment écartées
et laissant entre elles des alvéoles de 25 millimètres de largeur et de
hauteur variable empâtés de la même façon. En rapportant à l'unité
DURÉE DES PLAQUES DE I /ACCUMULATEUR AU PLOMB
315
de capacité, nous avons trouvé les valeurs consignées dans le ta-
bleau 90.
TABLEAU 90
HAUTEUR DE L'INTERVALLE
S5 HILUMàTBES
ÉPAISSEUR DES BANDES
E.1 MltLIMÈTRE»
CHUTE DE xMATIÈRE
EM
Grt.tAMV.-HEl'RI
2
2
1
1
1
0,5
1,0
0,5
1,0
2,0
0,107
0,117
0,049
0,059
0,087
Les charges et décharges étaient eiTectuées dans les mêmes condi-
tions à une densité de courant de 1,35 amp. : dm^ de surface
apparente ; les masses de dépôt ont été prises ici jusqu'à ce que le
dépôt ait atteint 50 0/0 de la masse de matière empâtée.
On voit que la chute augmente bien avec la grandeur de la pastille.
Bien entendu, dans chacun des cas, l'épaisseur de la plaque, et par
conséquent de la matière active, était la même. Pour une même
hauteur d'alvéole, on trouve que la chute de matière augmente avec
répaisseur des bandes, parce qu'avec celle-ci diminue la surface de
matière active pour une même surface apparente. Il en résulte une
augmentation de la densité réelle du courant, ce qui, comme on va
voir, influe sur la chute de matière.
3° Influence de la densité de courant sur la dur^e des positives. — La
durée des plaques varie avec le régime auquel elles sont soumises.
Pour les positives, nous avons recherché la grandeur de cette
influence sur des plaques du type mixte Faure-Planté.
Deux plaques positives exactement semblables * étaient soumises
à des décharges et charges successives, sans interruption. L'une de
ces plaques était déchargée à une densité de courant de 1,22 ampère
par décimètre carré de surface apparente, et l'autre à la densité
2,62 ampères par décimètre éarré, soit un peu plus du double. La
densité de courant de charge était la même, soit 0,454 ampère par
décimètre carré, et le rendement en quantité appliqué, également le
1. D'un type à bandes en plomb doux disposées horizontalement et dont les
intervalles étaient empâtés.
316
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
même (environ 0,70) ; la concentration d'acide, semblable pour les deux
plaques, était égale à 35^ B.
Dans ces conditions, les capacités obtenues étaient mesurées avec
soin, et la masse du dépôt de matière active déterminée périodique-
ment. Les valeurs trouvées sont consignées dans le tableau 91.
Comme on le voit, il y a très peu de différence quant à la masse
totale de matière déposée, celle-ci étant un peu plus faible pour les
décharges plus rapides ; mats, si on rapporte à Tunité de capacité,
on voit que la chute de matière active se fait plus rapidement dans
le cas de décharges plus rapides.
TABLEAU 91
Masse des dépôts en grammes :
de 0 à 50* décharge
DENSITÉ DC COURANT DE DÉCHARGE 1
i.22 amp. : dinS
2,62 amp. : dm«
133
131
282
271
817
0,093
0,076
0,099
0,134
0,101
117
113
280
293
803
0,109
0,105
0,132
0,154
0,132
de 50» à I00« »
de 100* à 200* »
de 200* à 270* »
Masse totale, en grammes, après
270 décharges
Dépôt en grammes par ampère-heure :
de 0 à 50* décharKe
de 50* à 100* >>
de 100* à 200* >»
de 200* à 270* »>
Dépôt moyen, en grammes, par ampère-
heure, de 0 à 270* décharge. . . .
Si donc on évalue la durée des positives en nombre de décharges,
on voit que ce nombre peut être plus élevé dans le cas des dé-
charges rapides que dans celui des décharges lentes. Mais, si cette
évaluation se fait d'après le nombre total d*ampères-heures que peut
donner la plaque, on trouve, au contraire, une valeur plus faible
dans le cas des décharges plus rapides.
Pour un même régime de décharge (même intensité et même ren-
dement en quantité appliqué), la durée dépend également de Tin-
tensité de charge. C'est ce que montrent les courbes delà figure 131,
qui se rapportent à deux positives exactement semblables et d'un
type à grille très légère, déchargées dans les mêmes conditions à la
densité de courant 0,775 amp. : dm* de surface apparente, et char
DURÉE DES PLAQUES DE L'AGCL^IULATEUR AU PLOMB 317
gées : I à 0,581 et II à 0,387 amp. : dm' de surface apparente. La
durée de celte dernière est plus élevée, tant comme nombre de dé-
charges complètes que comme nombre total d'ampères-heures débi-
tés. Les masses de matière déposée s'élèvent à 49 gr. : dm* après
76 décharges pour I et 89 décharges pour II, ce qui correspond res-
pectivement à 0,139 et 0,11^ gramme par ampère-heure débité.
La durée des positives dépendant non seulement du nombre de
décharges, mais plus encore de la capacité débitée, il importe,
lorsqu'on exprime cette durée en nombre de décharges, de bien
40 60
Nombre de décharges
FiG. 131. — Variation de la rapacité de plaques positives avec
le nombre de décharges.
spécifier si celles-ci sont complètes, c'est-à-dire poussées jusqu'au
crochet, ou seulement partielles *.
t° Influence de Vépaisseur de la matière active sur la durée des po-
sitives. — Nous avons effectué des expériences relatives aux durées
de plaques semblables, mais d'épaisseurs différentes, en soumettant
à des décharges successives complètes deux plaques, l'une!, consti-
tuée par une grille légère d'épaisseur 3"*", 5, et l'autre 11, composée
1. Nous avons constaté que des plaques, d'une durée d'environ 1.000 décharges
complètes avec des régimes déterminés de décharge et de charge, peuvent effectuer
en pratique jusque 3.000 et 4.000 dérharges quand celles-ci ne sont que partielles,
comme il arrive dans certaines exploitations de tramways à accumulateurs.
3i8
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
d'une grille semblable mais d'une épaisseur de 7 millimètres, qui est
également l'épaisseur de la matière active, la plaque n ayant pas
d'âme. Le rapport de la surface totale de matière active à la surface
apparente était 0,83 dans les deux cas. Les plaques étaient déchar-
150 16
140 14
130 13
m 12
? 110 .«3 11
S 5
iioo 2.10
g 90 § 9
•070;^ 7
êSO J s
o40
E
11 Massc.dcP/>glinj«^^^^
A
\
1 Masse dePfrO^^x^iialç
\
;^.^^^
\
y^ ^ /
A
^y^
'
^^^^^^^^^^^^^^''^
4
30 3
20 2
10 • 1
0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 l&O 160
Nombre de Décharges
FiG. 132. — Courbes de variation de capacité et de chute dé matière active
en fonction du nomore de décharges.
gées à la densité de courant 0,775 amp. : dm^ de surface apparente
jusqu'à la différence de potentiel 1,70 (prise avec négative de capa-
cité très supérieure) ; les charges à 0,75 de rendement en ampères-
heures étaient effectuées à la densité de 0,58 amp. : dm^ de surface
apparente ; Télectrolyte était à la concentration 29** B.
Les courbes delà figure 132 expriment les résultats de ces essais.
Elles montrent d'abord Tinfluence, croissante avec l'épaisseur, du
foisonnement sur la variation de capacité; c'est ainsi que, pour la
plaque II, de 7 millimètres d'épaisseur, la capacité a pu doubler
pendant le cours du fonctionnement. Le maximum de capacité sur-
vient d'autant plus lentement que l'épaisseur est plus élevée.
Exprimée en nombre de décharges complètes, la durée croît rapi-
DURÉE DES PLAQUES DE L'ACCUMULATEUR AU PIA)UB
319
dément avec Tépaisseur de matière active; elle croît plus rapide-
ment encore si on l'exprime en nombre total d'ampères-heures.
La masse de matière déposée est au début un peu plus faible en
valeur absolue pour II que pour I. En rapportant à Tunité de
capacité débitée, cette différence devient beaucoup plus considérable,
ainsi que Tindique le tableau 92.
TABLEAU 92
PÉRIODE
de
fiiCHAROBB
llm EH 6UIIES PAR ilPlU-REDIE DCBITt
CORRESPONDANT A CETTE PÉRIODE 1
I. plaque de 3,5 mm.
II. plaque de 7 mm.
0-54
0,047
0,024
54-75
0,608
54-126
0,028
i26-i60
0,094
On remarquera que les densités de courant étant les mômes, mais
les quantités d'électricité débitées et chargées si différentes, les
décharges et les charges étaient ainsi beaucoup plus lentes pour II
que pour I. La comparaison serait évidemment intéressante, faite
pour les mêmes temps de charge et de décharge dans les deux
cas ; mais elle est assez difficile à réaliser et exigerait Tadoption
d'intensités variables par suite de la variation de capacité pendant
le fonctionnement.
5** Influence des impuretés de Vélectrolyte sur la durée des positives,
— Des expériences entreprises en vue de déterminer Tinfluence des
différentes impuretés de Télectrolyte sur la durée des plaques posi-
tives* nous ont donné les résultats suivants.
A l'état de traces, les impuretés ordinaires de Tacide ne paraissent
pas influer sensiblement sur la chute de la matière active, ainsi
i. Les décharges avaient lieu à la densité de courant 0,775 ampère par décimètre
carré de surface apparente, et les charges à 0,387 ampère par décimètre carré. Les
plaques étaient du type à grille mince empâtée.
320
LKS ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
qu'on peut s'en rendre compte par le tableau 93 qui exprime les résul-
tats de ces expériences.
TABLEAU 93
NUMÉROS DES PLAQUES ) acidk
lOhDIX&IRE
2
ACIDE
POR
3
5
7
9
Teneur initiale en gr. parlitre
des impuretés de Télectro-
lyte, concentration 29° B. :
0,05
0,07
0,01
0,075
0,252
0
0
0
0
0,226
0,1
0
0
0
0,213
0,14
0
0
0,233
0
0
0,02
0
0,220
0
0
0
0,15
0,233
HCl
As
Az^O»
Dépôt spécifique de matière
active, en grammes par
ampère-heure débité. . . .
Ces valeurs étaient prises après 50 décharges, ce qui représentait
sensiblement la limite de durée de toutes ces plaques choisies inten-
tionnellement très minces.
Lorsqu'on élève la teneur des impuretés à des valeurs beaucoup
plus fortes et tout à fait anormales en pratique, les résultats sont
différents. Avec 5 grammes de fer par litre, nous avons^ trouvé
0»',393 par ampère-heure débité pour une durée inférieure de 12 0/0
à la précédente. L'influence du fer sur la durée dépend évidemment
des actions locales énergiques qu'il crée et qui font que, pour une
même quantité d'électricité débitée, une masse plus grande de
matière active est engagée dans les réactions chimiques.
Une teneur initiale de 7 grammes HCl par litre procurait une
durée inférieure de 25 0/0 à la durée normale; cependant ici cette
impureté ne paraissait pas agir sensiblement sur la chute de ma-
tière active, mais principalement sur le quadrillage \ qui, malgré sa
proportion d'antimoine (7,5 0/0 environ), était rapidement attaqué,
les nervures cassées laissant ensuite tomber des parties entières de
pastilles de matière active.
L'arsenic, à la teneur de 5 grammes par litre, accélère la chute de
matière active, trouvée dans ce cas égale à 0«f'',321 par ampère-
heure.
1. Si on considère (Voir le chapitre des actions locales) que le chlore s'élimine
en grande partie assez rapidement de l'éiectrolyte, on voit que les faibles traces
qui subsistent suffisent à produire une attaque profonde du support.
DURÉE DES PLAQUES DE L'ACCUMUIoATEUR AU PLOMB 321
Pour Tacide nitrique en forte proportion (7«',5 Az*0^ aa début),
nous avons trouvé pour le dépôt spécifique, après 50 décharges, la
valeur 0«%186 par ampère-heure, inférieure à la valeur normale. Peut-
être cette anomalie est-elle explicable par l'action dépolarisante de
Tacide nitrique au début, la réduction de celui-ci correspondant à un
certain nombre d'ampères-heures débités et pour lesquels le peroxyde
n'a pas travaillé.
^'*Rôle de la concentration de t acide et de la température sur la durée
despositives. — En ce qui concerne Tinfluence de la concentration
de Tacide sur la durée des positives, le D*" A. PfalT^ a fait des expé-
riences qui lui ont montré que la durée de plaques positives à grille
fonctionnant dans Tacide à 30* B. était environ les 92 à 94 centièmes
de celle de ces marnas plaques travaillant dans Tacide à 23* B.
Cet auteur ne mentionne pas s'il s'agit du nombre de charges-
décharges complètes ou du nombre total- d'ampères-heures, ce qui
peut être très différent, la capacité augmentant avec la densité
d'acide.
On peut dire néanmoins que l'influence de la densité de l'acide
sur la durée des positives est relativement faible, du moins dans les
limites de concentration ordinairement employées.
La température ne paraît pas influer très sensiblement sur la durée
des positives, celle-ci étant exprimée en nombre total d'ampèr£p-
heures, car on a vu que la capacité varie très notablement a¥0C la
température. Cette influence est beaucoup plus sensible sur les néga-
tives, ainsi qu'on le verra plus loin.
7* Conclusionsrelatives à la durée des plaques positives, — En résumé,
une positive a une durée d'autant plus grande, pour un même type
de plaque, que l'épaisseur de matière active est plus forte, s'il s'agit
de plaques empâtées, ou que les nervures actives en plomb doux sont
plus épaisses, s'il s'agit de plaques à grande surface.
Comme, dans le premier cas, la matière active est d'autant mieux
utilisée qu'elle travaille sous plus faible épaisseur, et que, dans le
second cas, la capacité dépend, pour une même formation, unique-
ment de la surface des nervures de plomb doux actives et non de
l'épaisseur du plomb, il en résulte que la durée ne peut être augmen-
tée qu'aux dépens de la capacité spécifique.
On a vu précédemment que la forme du quadrillage, dans le cas
i. Centralblail f. Accumulatoren- und Elementenkunde, t. II» p. 73 et 173; —
Eclairage électrique, t, XXXI, p. 293.
21
322 LES ACCL/MULATEL'KS ÉLECTRIQUES
des plaques empâtées, influe également sur la durée, les alvéoles de
petites dimensions procurant un plus grand nombre de décharges;
mais il est à remarquer que, dans ce cas aussi, Taugmentation de
la durée se fait au détriment de la capacité spécifique. En effet, la
diminution de grandeur des alvéoles implique une augmentation du
poids de plomb et une diminution de surface et de poids de matière
active, car l'épaisseur des nervures du quadrillage ne peut être prise
trop faible sans risque de compromettre la solidité de celui-ci; ces
deux conséquences tendent toutes deux à produire une capacité spé-
cifique plus faible.
Dans le cas des plaques empâtées, on donne souvent aux nervures
du quadrillage en plomb antimonieux une épaisseur plus forte que
celle que nécessiteraient la solidité mécanique et la durée de Tempà-
tagé, afin de disposer d'un quadrillage de très longue durée, malgré
la peroxydation lente, et pouvant supporter un certain nombre de
réempâtagea successifs >.
La constitution même de la matière active, qui peut donner lieu à
de si grandes différences de capacité, influe également, comme il a
été indiqué précédemment, sur la durée d'un empâtagë, de même
que le procédé déformation a une influence sur la durée des plaques
à grande surface. Signalons aussi que la pureté de Télectrolyte em-
ployé a une grande importance dans ce dernier cas, les impuretés
comme le chlore et Tacide nitrique, très fréquentes en pratique, réa-
1 isant pendant le fonctionnement de la plaque une véritable forma-
tion électrochimique permanente qui accélère la peroxydation et par
suite l'usure de la plaque.
Les autres impuretés comme le fer, par exemple, agissent pareil-
le ment sur les plaques empâtées ou à grande surface dont elles di-
minuent la durée en provoquantune augmentation des actions locales,
et par suite une diminution de la durée exprimée en nombre total
d'ampères-heures utiles.
Indépendamment de l'influence des impuretés, si on considère
r action locale entre le peroxyde et son support, on doit évidemment
attribuer à celle-ci une action destructive d'autant plus sensible que
le support offre plus de développement et moins d'épaisseur, comme
il arrive dans les plaques à grande surface.
i. Cette façon de procéder peut donner lieu à une économie d'entretien,
puisque après chaque période de temps que fait l'empàtage il n'y a à remplacer que
de la matière active, au lieu de remplacer la plaque entière.
DURÉE DES PLAQUES DE LACCUMUL.VÏEUR AU PLOMB
323
Variation de la capacité des négatives pendant leur fonctionne-
ment. — D'une façon générale, la capacité des plaques négatives,
supérieure pour un même type de plaques à celle des positives, au
début du fonctionnement, baisse rapidement d'abord, plus lente-
ment ensuite en fonction du nombre de décharges.
Quel que soit le type de plaques, nous avons toujours reconnu
Texactitude de cette loi, pour laquelle nous n'avons trouvé qu'une
seule exception relative àcertaines négatives dont le plomb spongieux
provenait de la réduction du chlorure de plomb ; dans ces cas, la
capacité se maintient beaucoup plus constante et, fait curieux, peut
même croître légèrement dans les premières décharges.
La classification des plaques négatives se réduit à deux groupes :
plaques à grande surface et plaques empâtées. 11 ne peut y avoir ici
de plaques mixtes pour cette raison que, pas plus que le plomb anti-
monieux, le plomb doux n'est directement transformable en plomb
spongieux par la charge, cette transformation exigeant la sulfatation
préalable du plomb, sulfatation qui n'est que très superficielle ^
D'ailleurs, il n'y a pas lieu ici de pourvoir, comme dans les posi-
tives, au remplacement progressif de la matière active, celle-ci ne
tombant pas dans les négatives bien construites.
Nous avons déterminé la variation de la capacité en fonction du
nombre de décharges pour différent s types de négatives dont les prin-
cipales constantes ont été résumées dans les tableaux 94 et 95.
TABLEAU 94
NUMÉRO
deU
PLAQOB
TYPE
delà
PLAQOB
ÉPAISSEUR
delà
PLAQOB
en mm.
POIDS
bX Pb BPONGIEIX
par dm» de
surface apparente
en grammes
POIDS TOTAL
Df LA PLAQL'E
par dm2 do surface
apparente
en grammes
SURFACE
DE 3IATIÈHE ACTIVE
empfttée par
dm*^ de surface
apparente
eo dm2
III
grande
surface
8
240
II
empâtée
3,5
62
103
0,83
V
empâtée
3,5
^2
83
0,83
IV
empâtée
8
55
. 337
0,76
1. On verra que la formation des négatives exige une succession de charges
dans les deux sens quand il s'agit de formation Planté, ou une réduction de la
plaque peroxydée préalablement quand il s'agit de formation électrochimique.
324
LESi ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU 95
NUMÉRO
delà
PLAQUB
SURFACE
TOTALE ACTIVE
du support
par dm*
de surface
apparente
en dm^
DKN
DR CO
en amp.
surface
OéCRARGB
SITE
DR AXT
: dm3 da
apparente
CHAROB
CONCEN-
TRATION
DB l'acide
en
degrés B.
OBSERVATIONS
III
5,79
0,78
0,39
25
1
Plaque consUlaée par des ban-
des horizontales de plomb
doux, ondulées; formation
élecirochimiqiie et réduction
du PbOS en Pb par le cou-
rant.
II
0,78
0,39
. 1
Plaque à grille légère. EmpA-
tage poreux donnant an
plomb spongieux de densité
apparente 3l9.
V
0,78
0,39
25 <
Plaque semblable à la précé-
dente. Pb spongifiux prove-
nant de la réduction du
chlorure de plomb ; densité
apparente 2,9.
IV
0,82
0,41
«1
Plaque à augets. Empfttage
poreux donnant un plomb
spongieux de densité appa-
rente 9.
Les courbes de laî figure 133 montrent bien que la capacité diminue
0 10 20 30 40 SO 60 70 80 30 100 110 1?0 130 140 ISO 160 170 180 19C
Nombre de Décharges
FiG. 133, — Variation de la capacité des plaques négatives en fonction
du nombre de décharges.
avec le nombre de décharges, plus rapidement au début. Seule la
DURÉE DES PLAQUES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 325
plaque \^, dont le plomb spongieux provient de la réduction du
chlorure de plomb par le zinc, donne une capacité qui augmente
au début et ne présente ensuite, après être passée par un maximum,
qu*une diminution insensible en fonction du nombre de décharges.
Il est à remarquer que ces essais se rapportent à la capacité totale
des négatives déterminée jusqu'au crochet, soit a la valeur 0,20 volt
de la différence de potentiel prise avec une négative témoin.
1* Causes de la diminution de capacité des négatives. — Les causes
de la forte diminutiondecapacité des négatives, en fonction du nombre
de décharges ne peuvent pas être attribuées à une chute de matière
active. On constate en effet que, même dans le cas de plaques néga-
tives à poste fixe en service depuis de nombreuses années et n^ayant
plus qu'une capacité très réduite, il y a encore, à moins d'accident,
sensiblement le même poids de plomb spongieux qu au début.
A Tinverse de ce qui a lieu à la plaque positive, la matière active,
au lieu de foisonner, subit une véritable contraction pendant son
fonctionnement. Cette contraction est fonction du nombre de dé-
charges ainsi que de l'épaisseur de la matière active et de sa consti-
tution. Elle se signale de différentes façons : d'abord par une dimi-
nution de la porosité; au début, le plomb spongieux est très souvent
assez poreux pour être traversé sans le moindre effort par une fine
aiguille ; après un certain temps de fonctionnement et même lorsque
la matière active n'est pas du tout sulfatée, on éprouve des difficultés
de plus en plus grandes à traverser les pastilles de plomb spongieux,
dont la densité apparente a augmenté.
La diminution de capacité peut être déjà très considérable avant
' qu aucune autre modification apparente du plomb spongieux ne se
soit produite.
Après un nombre plus considérable de décharges et de charges,
la contraction augmentant, on voit alors se produire dans les pas-
tilles des crevasses dont lalargeur et la profondeur vont en croissant.
Dans le cas où l'adhérence entre la pastille et son support est insuf-
fisante, la contraction laisse la pastille en une seule pièce ; mais
celle-ci se détache peu à peu de ce support, et la pastille finit par
jouer dans son alvéole ; la diminution de capacité, par suite de con-
traction de la matière active, peut alors se compliquer d'une aug-
mentation notable de la résistance intérieure. Quelquefois même, —
mais le cas est plus rare, — le jeu devenant suffisant, la pastille peut
n'être plus retenue dans son alvéole et tomber alors parfois en-
tière.
326 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Les pastilles provenant d-e la réduction du chlorure de plomb par
le. zinc et qui donnent un plomb d'aspect cristallin et de densité
apparente très faible (pouvant être inférieure à 3) ne présentent qu'à
un degré beaucoup moindre le phénomène de contraction et peuvent
rester très poreuses pendant un nombre considérable de décharges .
La diminution de capacité de la négative peut être combattue en
régénérant la matière sous un état plus spongieux. Parmi les m oyens
que Ton peut employer pour arriver à ce résultat, il en est un très
simple et qui consiste à faire foisonner le plomb contracté, soit en
le peroxydant, par le courant, soit même simplement en le sul-
fatant profondément; dans ces cas, il y a augmentation de volume
et le plomb spongieux qui résulte d'une réduction suivante est
devenu plus poreux, ce qui augmente sa capacité. On remarquera
ici que.ropération inverse peut être effectuée sur les plaques posi-
tives dans les cas particuliers où la matière activé, retenue par une
enveloppe poreuse, ne forme plus, par suite du foisonnement excès -
sir, qu'une bouillie épaisse sans consistance. Il suffit alors de réduire
à rétat de plomb spongieux pour obtenir une matière négative bien
poreuse et à grande capacité \
2^ Influence de différents facteurs sur la dur^e des négatives, — Les
négatives, bien plus que les positives, sont sensibles aux régimes
excessifs, et la diminution de capacité se fait sentir beaucoup plus
rapidement dans le cas d'intensités de décharge et de charge éle-
vées que dans le, cas de régimes normaux. La façon dont on utilise
la matière active a également une très grande influence : si toutes
les décharges successives sont poussées à fond, la diminution de la
capacité peut devenir très rapide, particulièrement quand l'épais-
seur de la matière active est très faible. Nous avons recherché
l'influence de l'épaisseur de la matière active en étudiant à ce point
de vue trois plaques identiques, mais d'épaisseurs différentes 3,5 ; 7
et 10,5 millimètres 2.
1. En pratique, lorsque les électrodes sont construites de façon identique aux
deux pôles etprotégées par une enveloppe qui retient la matière active, la régéné-
ration peut consister en une simple inversion, les plaques négatives devenant
positives et vice versa. L'inversion redonne alorà à Télément sa capacité, limitée
antérieurement par la contraction de la matière négative; mais la baisse de
capacité survient, en général, dans la suite, plus rapidement que dans la pre-
mière période.
2. Toutes ces grilles étaient absolument semblables et ne différaient que par
IV'paisseur ; la composition de la matière active était la même, et les plaques
étaient essayées aux mêmes intensités. La valeur très élevée de celles-ci et les
décharges poussées très loin expliquent la prompte diminution de Ja capacité.
DURÉE DKS PLAQUES DE L'ACCUMUL.VTEUR AU PLOMB
327
En représentant la capacité à un moment donné par le rapport de
celle-ci à la capacité initiale, nous avons trouvé les valeurs du
tableau 96 :
TABLEAU 96
ÉPAISSEUR
DK LA PLAQUE £!« MM.
{APAGITC
1?IITI ALE
CAPACITÉ
après
bO DÉCHAR6KS
CAPACITÉ
après
100 d£char9ES
CAPACITÉ
après
150 DÉCHAROEH
CAPACITÉ
après
200 DECHARGES
3,5
10,5
1,0
1,0
1,0
0,38
0,77
0,90
0,41
0,53
0,78
0,38
0,48
0,79
0,28
0,39
0,78
Avec les épaisseurs croissantes, la baisse de .capacité en fonction
du nombre de décharges prend une importance de moins en moins
grande.
Les impuretés que peut renfermer Télectrolyte agisaent égale-
ment pour provoquer une diminution plus considérable de la capa -
cité. Dans des essais eiïectués en vue de mesurer cette influence ,
nous avons pris un certain nombre de négatives très minces, afin
d'avoir une diminution plus sensible; ces négatives, exactement
semblables, étaient chargées et déchargées dans les mêmes condi-
tîons, la pureté de Félectrolyte seule variant d'un élément à l'autre.
Dans le tableau 97, qui résume les résultats obtenus, on a exprimé
la capacité après un même nombre de décharges (72 dans ce cas)
par le rapport à la capacité initiale .
TABLEAU
97
Impuretés ^ initiales en
grammes par litre
d'acide à 29« B. :
Fe
1
ACIDE
PUR
2
ACIDE
ORUINAIRB
3
4
5
6
7
0,00
0,00
.0,00
0,05
0,07
0,0!
0,075
0,28
0,40
•0,00
0,00
0,00
0,44
5,00
0,00
0,00
0,00
0,22
0,00
o,u
•0,00
0,00
0,44
0,00
0,00
0,02
0,00
0,28
0,00
0,00
0,00
0,i5
0,24
Cl
As
Az^O^
0,00
0,46
Rapport de la capacité
après 72 décharges
à la capacité initiale.
1. On verra, dans le chapitre des actions locales, comment varient ces propor-
tions d'impuretés dans le cours du fonctionnement.
328 LES ACCUMULATEURS ÉXECTRIQUES
Ce tableau montre que les faibles proportions de fer et de chlore
paraissent avoir moins d*influence que celles d'arsenic ou d'acide
nitrique. L'acide ordinaire qui renferme le mélange de ces diffé-
rentes impuretés donne une baisse de capacité notablement plus
rapide que Tacîde pur. Les fortes proportions de fer agissent surtout
par augmentation des actions locales qui font travailler plus profon-
dément le plomb spongieux.
Relativement à Tinfluence de la concentration sur la durée des
négatives, nous ne connaissons pas d'expériences méthodiques. On
sait cependant que la contraction de la matière active se fait beau-
coup plus rapidement lorsqu'on emploie une densité d'acide élevée.
La température influe considérablement sur la durée des néga-
tives. Dans des essais relatifs à la variation de capacité des néga-
tives avec la température (Voir p. 289), nous trouvions qu'après un
nombre faible de décharges (4 dans ce cas), la capacité, qui, comme
on sait, varie plus rapidement au début, avait diminué dans les
proportions suivantes (tableau 98) :
TABLEAU 98
Rapport entre la capacité, après 4 décharges à température variable, à la
capacité initiale, les deux décharges considérées étant effectuées dans
les mêmes conditions de température pour les 3 plaques :
Température 20o C 0,94
Tampérature 40° G 0,90
Température 60« G 0,79
3** Conclusions relatives à la durée des plaques négatives. — La durée
des plaques négatives peut prendre des valeurs très variables sui-
vant la signification que l'on donne à cette expression. Si on entend
par durée des négatives le nombre total de décharges que peuvent
faire les plaques négatives avant leur dégradation apparente, ce
nombre est toujours très considérable et tel, pour les types à poste
fixe, qu'il n'est pas rare de rencontrer des négatives ayant une dizaine
d'années de service.
Cette manière d'exprimer la durée n'est cependant pas suffisam-
ment explicite. Pour mieux spécifier, il convient de joindre au
nombre de décharges le rapport de la capacité après ce nombre de
décharges à la capacité initiale. Ce rapport, qui indique la baisse
de capacité, est très variable, ainsi qu'on vient de le constater, avec
les différents facteurs : procédé de constitution de la matière active,
DURÉE DES PLAQUES DE L'ACCU M UIATEUR AU PLOMB 329
densité de courant, facteur d'utilisation de la capacité, épaisseur de
la matière, concentration de Tacide, température, impuretés. Toutes
ces influences sont ici beaucoup plus sensibles que sur les positives.
Généralités siœ la variation de capacité des éléments pendant leur
fonctionnement. — L'étude que nous venons de terminer, relative
à chacune des deux électrodes, permet de comprendre dans tous les
cas les différentes fluctuations de capacité d'un élément pendant son
fonctionnement. Dans la plupart des cas, la capacité initiale est
limitée par Télectrode positive. Cest donc celle-ci qui, au début,
guidera la variation de capacité ; cette capacité augmentera ou dimi-
nuera selon le type de positive utilisée (Voir les courbes de la figure
129). Après un certain nombre de décharges, il arrive très souvent que
la capacité de Télectrode négative, baissant très rapidement au début,
devient inférieure à celle de la positive. La capacité de l'élément passe
par une deuxième phase, et, si la positive a donné lieu au début à une
élévation de capacité, descend progressivement avec la négative,
après avoir passé par un maximum. Cette deuxième phase, plus
ou moins longue, peut être suivie d'une troisième lorsque la positive
arrive à la fin de son existence ; celle-ci étant le plus souvent mar-
quée par une baisse plus rapide de la capacité en même temps que
par une chute plus grande de matière active, la capacité de l'élément
suivra celle de la positive et baissera plus rapidement. Si, à ce
moment, on remplace l'électrode positive seule, on ne retrouvera
plus la capacité initiale, mais une capacité plus ou moins réduite
suivant la baisse de capacité due à l'électrode négative.
Ces variations peuvent être un peu différentes dans certains cas
et notamment par l'emploi de négatives à capacité presque constante ;
mais c'est là un cas tout à fait particulier, celui cité plus haut étant
le plus général.
CHAPITRE XI
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
On appelle actions locales les actions chimiques qui s^accom-
plissent à Tintérieur d'un élément sans donner lieu à de Ténergie
utilisable. Dans Tétudedes actions locales, on peut distinguer celles
qui se produisent dans un élément normal, c'est-à-dire constitué de
produits purs, et enfin les actions qui peuvent provenir d'impuretés
comme celles que renferment à l'état ordinaire les différentes subs-
tances constitutives de Taccumulateur : plomb, oxydes de plomb et
acide sulfurique.
Dans un élément à substances pures, ily a à considérer les actions
purement chimiques et les actions électrochimiques. Parmi les pre-
mières il faut étudier l'attaque du plomb spongieux, du peroxyde et
des supports par l'électroly te.
Actions chimiques. — L'action chimique de l'acide sulfurique sur
les supports peut être négligée, car le plomb métallique pur aussi
bien que le plomb antimonieux sont considérés comme inattaquables
par l'acide étendu ordinairement employé dans les conditions de
température ordinaire.
Pour être plus exact, il convient de dire que dans ces cas l'attaque
n'est que superficielle, le métal se recouvrant d'une couche excessi-
vement mince de sulfate de plomb qui protège le métal sous-jacent.
Il n'en est pas de môme de l'action sur le plomb à l'état spongieux
comme il se trouve à la négative. Ici l'action chimique qui se traduit
par l'équation
Pb -r H2S0* = PbSO* + H»
se produit intérieurement par suite de l'état de division extrême du
plomb.
ACTIONS LOCALES DE LACCl'Ml'IATEUR AU PLOMB 331
Elle est d'autant plus importante que lacide est plus concentré.
Avec les solutions d*acide sulfuriquede densité supérieure à 1,43, la
sulfatation se fait très rapidement. Elle doit dépendre en outre de
l'épaisseur de la matière et de sa porosité.
Pour avoir une mesure de la grandeur de ces actions, nous avons
pris des négatives que nous avons abandonnées à la (in de la charge
dans des acides de densités différentes. Ces négatives étaient d'un
type à pastilles de 6 millimètres d'épaisseur avec des alvéoles de
2 centimètres de côté environ. Le plomb spongieux de ces plaques
possédait une porosité très grande, la densité apparente en était H,0 à
3,5. La quantité de sulfate de plomb formé était dosée, et pour cela
on prélevait de temps en temps un échantillon qui se composait d'une
pastille entière ; ainsi on pouvait être certain d'avoir la composition
moyenne de la matière. On a pris comme concentration d'acide les
deux densités'rf = 1,49 ei d = 1,32, entre lesquelles on rencontre
le plus fréquemment les électrolytes. .
Les résultats obtenus ont été les suivants * (tableaux 99-100) :
TABLEAU 99
NM : din 1,32
PROPORTION DB SO'Pb CONTENU DANS LA MATIÈRE
De suite après charge 2,9 p. 100
Après 24 h. 30; 7,9 —
— 97 h 13,2 —
— 4H7 h 55,2
TABLEAU 100
N°2:rfr=:l,19
PROPORTION DE SO*Pb CONTENU DANS LA MATIERE
De suite après charge 0,70 p. 100
Après 48 h 1,45 —
— 96 h 3,10 —
— i92 h 9,90 -
— 408 h 11,70 -
Ces nombres, ainsi que les courbes 1 et 2 de la Rgure 134 qui les
expriment, montrent nettement Tinfluence de la densité de Tacide
sur les actions locales à la négative, et principalement ici sur Tac-
1. Éclairage éUclvique, t. XVI, p. 133; 23 juillet 1898.
332
LK8 AGCUMCLATEURS ELECTRIQUES
lion chimique du plomb ; ils indiquent aussi que les densités éle-
vées (ne dépassant pas 1,32) peuvent encore être employées, à condi-
tion qu'il n'y ait pas de temps d^isolement excessifs.
Pour une concentration d'acide déterminée, les actions locales à la
^
—
—
—
t\p
1»
-il\
—
1 —
—
y-^
[
<
—
—
—
y
^.>
^^
»
y.'
/
/
'^ L>r 1
/
/
_y
^
>
A
/
y
\/
/
/
X
f
/
^
y
y
y
r
^
^
i
2
[P
-^
0 êO B
>
0 /
Wl
in
^
\n
9»st» Lhû lèoMSfc
70
50
\-
I 20
Timps ta Heures
FiG. 134. — Courbes de sulfatation de plaques négatives.
négative dépendent en outre notablement de la température; elles
deviennent même considérables lorsque celle-ci atteint 60" C.
Les courbes que nous avons tracées [fig. 124) montrent très net-
tement cette dépendance, qui est due surtout à l'augmentation, avec
la température, de l'action chimique directe entre le plomb spongieux
et Tacide sulfurique.
Comme action chimique directe à la négative,^ il convient égale-
ment de signaler Taction de Teau oxygénée qui peut, dans les con-
ditions que nous avons antérieurement indiquées, exister à 1 état de
traces dansTélectrolyte, soit qu'elle ait été formée directement, soit
qu'elle provienne de la décomposition deTacide persulfurique. L'eau
oxygénée oxyde le plomb spongieux qui se transforme en sulfate, en
présence de Tacide sulfurique.
Cette action locale est toujours très faible, Teau oxygénée n'exis-
tant qu'à Tétat de traces dans Télectrolyte.
A la positive, les actions purement chimiques doivent être
faibles, Tacide sulfurique est en effet sans action sur le peroxyde de
plomb.
Cependant l'action des corps suroxygénés de Télectrolyse n'est
pas négligeable ; c'est ainsi que Tcau oxygénée transforme le
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMUIJVTEUR AU PLOMB 333
peroxyde en hydroxyde avec dégagement d'oxygène. C'est, sans
doXite, ce qui explique qu'une positive absolument exempte de sul-
fate de plomb et d'acide sulfurique, et chargée dans l'eau, voit peu à
peu son peroxyde se transformer en flocons blancs d'hydrale d'oxyde
inférieur qui, très volumineux, se détachent en partie de la plaque
et viennent flotter dans le liquide*
Quant à l'action de l'acide persulfurique, elle a été étudiée par Elbs
et Schœnner, qui ont trouvé, ainsi qu'on a vu dans le chapitre de la
théorie chimique, que le peroxyde est décomposé par cet acide,
avec formation de sulfate de plomb et dégagement d'oxygène.
Certains auteurs expliquent par les deux réactions précédentes
le dégagement d'oxygène ^ de la matière active positive, laissée au
repos à l'état chargé, même dans le cas où cette matière a été déta-
chée de son support, ce qui exclut l'hypothèse de l'action due au
couple avec celui-ci.
Pour étudier l'importance de l'action locale due à la décomposi-
tion du peroxyde de plomb par les produits suroxygénés de l'élec-
trolyte, Robertson prit deux quantités égales de peroxyde de plomb,
et versa sur chacune d'elles 100 centimètres cubes d'acide prélevé
dans le voisinage de la plaque positive d'un élément en pleine
charge. Il se dégagea très lentement une certaine quantité d'oxy-
gène. Au bout d'une quinzaine de jours, on détermina la quantité de
peroxyde restant dans chaque échantillon, et on trouva que la pro-
portion de ce corps avait varié de 97,4 0/0 à 93,94 et 94,04 0/0, res-
pectivement.
Estimant a Os'fOl à 0^^02 par litre la teneur d'un électrolyte ordi-
naire en oxygène actif, Robertson a calculé qu'un élément de 2â litres
pourrait perdre par cette action locale particulière 3,25 à 7*'',50 de
peroxyde, qui se transformeraient en sulfate, quantité correspondant
à 1 à 2 ampères-heures.
Actions éleotroohimiques. — Les actions électrochimiques se pro-
duisent entre le support et la matière active qui, n'étant pas sem-
blables, donnent lieu à des couples. A la négative, ce couple a une
valeur très faible. On sait, en effet, que le plomb ordinaire fraîche-
ment gratté donne une force électromotrice sensiblement égale à
celle du plomb spongieux. La différence est plus grande avec le
1. On a vu antérieurement que Darrieus attribue ce dégagement à la décompo-
sition progressive de Tacide persulfurique instable.
334
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
plomb ordinaire oxydé superficiellement, et elle atteint 0,49 volt
environ, quand il s'agit d'un quadrillage en plomb doux, et 0,54 volt
environ avec un support en plomb antimonié à 8 à 10 0/0.
D'après Darrieus', les valeurs des différents couples locaux qui
peuvent exister dans l'accumulateur seraient exprimées par le
tableau 101 à double entrée.
TABLEAU 101
Litharge
PEROXYDE
DB PLOMB
LITHARGE
PLOMB
A?ITIMO.XI«DX S
PLOMB DOUX S
1,04 volt
1,40
1,46
1,94
0,033 volt
0,085
0,olO
0,06H volt
0,520
0,460 volt
Plomb antimonieux 2.
Plomb doux 3
Plomb spongieux
Eu laissant de côté l'action du couple peroxyde | acide sulfurique |
oxyde inférieur qui, d'après Darrieus, serait, comme on a vu précé-
demment, la seule cause de la formation du sulfate do plomb à la
positive, on voit qu'à chacune des électrodes il y a production d'un
couple local entre la matière active et son support. Sous l'action de
ce couple, à l'électrode positive, le peroxyde se réduit pendant que
le quadrillage s'oxyde, principalement quand celui-ci est en plomb
doux. A l'électrode négative, l'action est beaucoup plus faible, la
valeur du couple entre le plomb du support et le plomb spongieux
étant très faible ; le résultat de cette action est une sulfatation du
plomb spongieux et un dégagement d'hydrogène.
Ces différentes actions locales furent mises en évidence en 1882,
par Gladstone et Tribe 3, qui remarquèrent qu'en plongeant dans
l'eau une lame de plomb recouverte de peroxyde, celui-ci se réduit
et passe du brun au jaune. Le même phénomène a lieu dans Teau
acidulée sulfurique, mais avec production de sulfate de plomb.
Quand la couche de peroxyde est très mince, sa transformation en
sulfate se fait rapidement, et on la perçoit très aisément. Dans le cas
de couches plus épaisses, les auteurs démontrèrent cette sulfatation,
i. L Électricien du 11 novembre 1894.
2. D'après ce que nous avons dit antérieurement à propos de la différence
trouvée par Darrieus entre le plomb spongieux et le plomb ordinaire, il faut
entendre, ici, plomb doux ou antimonieux sulfaté superficiellement.
3. Lumière électrique, t. VI, p. 93.
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
335
en notant à différents intervalles Tintensité donnée par le couple
secondaire fermé sur un galvanomètre.
Avec un élément formé d'après la mélhodc Planté, à Taide de dix-
sept charges et décharges successives durant chacune vingt minutes
etsept intervalles de repos devingt-quatre heures chacun, ilsobtinrent
après la dernière charge les valeurs du tableau 102.
TABLEAU 102
Intensité initiale du courant iOO
— après I heure de repos 97
— — 2 heures — 40
— _ 4 — — 44
— — 17 — — 1,5
Le plomb du support se sulfatant pendant le fonctionnement de ce
couple local, lors de la charge suivante, ce sulfate est transformé
en peroxyde dont l'épaisseur augmente ainsi de plus en plus.
Ceci explique l'utilité des longs repos recommandés par Planté
pour arriver à une formation profonde. Les auteurs vérifièrent ce
fait en dosant la quantité de peroxyde de plomb produite par la
charge sur une lame donnée; prenant cette quantité pour unité, ils
ont laissé reposer la plaque dans le couple pendant dix-huit heures ;
ils Vont chargée à nouveau et ont de nouveau dosé le peroxyde, et
ainsi de suite à plusieurs reprises. Ils obtinrent ainsi les résultats du
tableau 103, qui montrent bien l'augmentation rapide, au début, de la
quantité de peroxyde, par suite de l'action locale.
TABLEAU 103
TEMPS DE REPOS
CHARGE
QUANTITÉ DE PEROXYDE
18 heures
2 jours
2 —
ire
2«
3«
4e
5«
4,0
4,57
4J4
2,14
2,43
Dans d'autres expériences, Gladstone et Tribe employèrent des
positives Faure, obtenues en réduisant une couche de minium en
plomb spongieux et en peroxydant celui-ci électrolytiquement.
336 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Abandonnées à elles-mêmes, ces plaques donnèrent les résultats
consignés dans le tableau 104 :
TABLEAU 104
Peroxyde réduit
i'« expérience, après 2 heures de repos 7,2 0/0
2« - 3 - — 15,1
3« - 4 — — 19,8
4« — 5 — - 30,0
5« — 24 — — 36,3
6* — 7 jours — 58,3
7« — 11 — — 67,3
8« — i2 — — 74,3
montrant nettement la réduction du peroxyde, par action locale avec
le 8uppoi;t.
Un autre essai, fait au galvanomètre avec des plaques formées en
Planté, donna les valeurs du tableau 105.
TABLEAU 105
Intensité initiale du courant iOO
— après 1 jour de repos 92
— — 3 jours — 79
— — 4— — 34
— — 5— — 24
— - 7 - ~ 41
— __ 9 _- _ 8
"- — 12 — — 1
Gladstone et Tribe vérifièrent encore Faction locale pendant la
charge entre le peroxyde de plomb de la positive et le plomb de son
support, en prolongeant pendant cent quinze heures une charge
dont Taction principale était terminée après quarante heures.
Pendant les deux derniers jours, il y avait une absorption cons-
tante de 9 centimètres cubes d'oxygène par heure, correspondant à
la formation et Toxydation de 0^%24 de sulfate de plomb.
L'action locale entre le peroxyde et son support, très intense
lorsque la couche de matière active est faible, comme dans le cas de
plaques Planté peu formées, explique que les auteurs aient trouvé,
pendant la décharge de telles plaques, une proportion de sulfate de
plomb formé pendant la décharge plus grande à la positive qu'à la
négative.
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMULATEUR A P1,0MB 337
En se plaçant au point de vue de la théorie des ions de Le Blanc *,
on peut se demander si la diffusion des ions tétravalents de plomb, de
la positive à la négative, ne peut pas provoquer, à cette dernière
électrode, une décharge de ces ions à circuit ouvert.
On peut considérer, en effet, que, si un ion tétravalent Pb passe
d'une solution plus concentrée dans une solution moins concentrée
++++
de Pb, comme par la migration de Télectrode positive à la négative,
pour maintenir l'équilibre, il va en solution une molécule PbO^ du
côté peroxyde ; au côté plomb spongieux, une molécule de plomb
++++
métallique entre en réaction avec Tion Pb diffusant, et il se forme
deux ions Pb.
Il y a disparition de 2 molécules H^SO*, par suite de la formation
de PbSO* solide, et apparition de 2 molécules H^O.
Dans ce cas, Tégalisation entre les deux solutions plombiques est
équivalente en fait au processus de production du courant
Pb02 + Pb 4- 2HaS0» = 2PbS0î + 2H20.
Fort heureusement ces vitesses de diffusion et de réaction sont
très petites, et la décharge locale par diffusion des ions plom-
biques est négligeable à côté de celle qui correspond aux autres
causes. S'il en était autrement, Taccumulateur se déchargerait très
rapidement sur lui-même.
Actions locales dues aux impuretés. — Les différentes actions
locales qui se produisent avec des matières pures sont encore accé-
lérées lorsqu'on se trouve en présence d'impuretés comme celles pro-
venant de l'acide sulfurique. Elles s'effectuent évidemment pendant
toutes les périodes de fonctionnement de l'accumulateur : charge,
repos à l'état chargé, décharge, repos à l'état déchargé, mais avec
des intensités différentes.
La mesure de leurs effets peut être donnée par deux procédés dis-
tincts : soit par voie chilnique en dosant dans les plaques étudiées la
quantité de sulfate formé (ou de Pb et de PbO* disparus), qui ne cor-
respond à aucune énergie extérieure, lorsque l'élément est à l'état
de repos; soit encore en déterminant le rapport entre la capacité
d'un élément laissé au repos fin charge pendant des temps crois-
1. Voir p. 97.
22
338 LES ACCUMUIATEl'RS ÉLECTHIQUKS
sanls et la capacité de ce même élément immédiatement après la
charge.
La première méthode est la plus exacte, mais elle est plus diffi-
cile à employer que la deuxième, quiaTavantagede donner immédia-
tement le fadeur le plus intéressant en pratique, c'est-à-dire la perte
de capacité à circuit ouvert. Celle-ci ne peut être obtenue directe-
ment par l'analyse chimique. En elTet, si on suppose, par exemple,
qu'une plaque déchargée dans des conditions déterminées et de suite
api^ès charge donne lieu à une production de 40 0/0 PbSO * pendant
cette décharge complète, on ne peut évidemment pas dire que cette
même plaque aura perdu 50 0/0 de sa capacité après un temps de
repos de n heures à Tétat chargé si on trouve à ce moment une pro-
portion de PbSO* de 20 0/0 formée par actions locales. L'expérience
montre bien d'ailleurs qu'il n'en est pas ainsi et que la capacité mesu-
rée à ce moment dans les mêmes conditions que la première indique
une valeur supérieure à la moitié de la valeur initiale.
On peut expliquer ce fait en considérant les actions locales comme
le produit d'une décharge très lente en w heures, décharge qui, comme
on sait, peut engager beaucoup plus profondément la matière active
qu'une décharge normale, de telle sorte qu'une décharge après un
temps d'isolement donnera lieu à une formation totale de sulfate plus
considérable que celle due à une décharge normale.
Ce fait est mis en évidence parla figure 135 ci-contre dans laquelle
nous avons tracé les courbes de variation de tension cathodique en
décharge et en charge* pour trois plaques négatives semblables,
mais possédant, par suite d'impuretés du liquide, des actions locales
très différentes. Les courbes 1, 6, 4 représentent les décharges après
une période de vingt jours de repos à la fin de la charge, et les courbes
1', 6' et 4', la charge qui suit cette décharge et dont l'intensité est
moitié de celle-ci.
Si on considère que le point où la charge est terminée et où le sul-
fate de plomb est à peu près complètement réduit est celui où le
potentiel atteint la valeur maxima constante correspondant au déga-
gement d'hydrogène, on constate d'abord que la plaque 1 a relative-
ment peu perdu pendant la période de repos, pendant que 6 et sur-
tout 4, dont la capacité est trouvée nulle, possèdent des actions locales
beaucoup plus considérables. Mais le point le plus important à signa-
ler ici est la constatation que la fin de la charge survient beaucoup.
1. Mesurée avec l'électrode supplémentaire en plomb spongieux..
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
339
plas tard pour 6 et 4 que pour 1, ce qui est évidemment une preuve
d'une sulfatation totale plus grande, quoique les décharges aient été
effectuées au même régime, dans des acides de môme concentra-
tion, et poussées jusqu'au crochet.
Pour avoir une mesure des actions locales dues aux différentes
impuretés provenant de Télectrol y te, nous avons déterminé les capa-
+0.20
+0.10
0
-0.10,
-0.201
-0.30.
-0,40,
5 4 5 6 Temps de décharge, en heures
6 a 1Q 12 14 16 18 20 22 24 26 Temps de chargcen heures
FiG. 135. — Variation de la tension cathodique en décharge et en charge
pour différentes négatives.
cités comparatives de plaques semblables et de même capacité après
des temps de repos variables, à l'état fin charge, les plaques étan t
montées xlans des électi*olytes renfermant les différentes impuretés
de Tacide.
Les principales impuretés que renferme Tacide ordinaire sont: le
plomb, le fer, le chlore, Tarsenic et l'acide nitrique avec vapeurs ni-
treuses. Le plomb n'est pas gênant ; d'ailleurs il n'existe que dans
l'acide sulfurique concentré et se précipite lorsqu'on étend d*eau
celui-ci pour préparer l'acide dilué ordinaire.
Les autres impuretés se trouvent en proportions un peu variables,
selon la provenance de l'acide. Voici la composition moyenne d'un
électrolyte de densité 1,25, obtenu en diluant avec de l'eau de source
de l'acide sulfurique ordinaire à 53* B. du commerce.
Gramme
Fer 0,05 par litre
Chlore 0,07
Arsenic 0,01 —
Acide nitrique (Az20'») 0,075 —
340 LEîS ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
Dans notre étade, nous avons comparé Tacide chimiquement pur à
Tacide ordinaire ayant la composition précédente et à des acides ne
renfermant qu'une seule de ces impuretés avec deux proportions dif-
férentes, Tune double de la proportion précédente et Tautre beaucoup
plus considérable, chaque électrolyte ayant la densité 1,25. Ces con-
ditions avaient pour but de déterminer Tinfluence de chaque impu-
reté.
Les compositions des dix électrolytes employés sont données dans
les tableaux 110, 111 et 112.
Les plaques servant aux essais de capacité étaient des grilles
minces (3'""',o d'épaisseur) empâtées; les positives et les négatives
étaient identiques. Les décharges étaient effectuées à la densité de
courant 1 ampère par décimètre carré de surface apparente de plaque ;
elles étaient arrêtées au crochet, soit à 0,20 volt pour les négatives et
1,71 volt pour les positives, en mesurant avec électrode supplémen-
taire en plomb spongieux la tension de Télectrode étudiée, qui d'ail-
leurs était montée entre deux électrodes de nom contraire de beau-
coup plus grande capacité.
Toutes les plaques étaient essayées primitivement dans Tacide pur,
et on déterminait d'abord l'influence des impuretés sur la capacité en
prenant le rapport de la capacité obtenue immédiatement après addi-
tion de l'impureté à la capacité obtenue dans l'acide pur.
Pour les plaques négatives, on obtenait les rapports suivants
(tableau 106) .
TABLEAU 106
NUMÉRO
DE LA PLAQUE 123 456789 10
Rapport des
capacités.. 1,000 l,0i5 1,000 0,943 0,938 0,888 0,994 0,802 0,994 0,398
et pour les plaques positives (tableau 107) :
TABLEAU 107
NUMERO
DK LA PLAQUE
1
2
3 4 5
G 7 8 9 10
Rapport des
capacités.. 1,000 0,997 0,997 0,825 0,605 0,506 1,003 0,927 1,01 1,017
En ne tenant pas compte des faibles écarts qui peuvent être dus
à d'autres influences, on peut dire que, dans les limites où on peut
trouver ordinairement les impuretés (i^, 5, 7 et 9 renferment une
teneur double de la teneur ordinaire), c'est l'addition d'acide chlorhy-
drique qui a l'influence la plus néfaste sur la capacité et principale-
ACTIONS LOCALES DE L'ACCLMUIATEUR AU PLOMB 34 i
ment sur celle de la positive, où il se forme laction chimique bien
connue sur le peroxyde : dégagement de chlore et production de chlo-
rure de plomb qui se transforme en sulfate de plomb en présence
de Tacide sulfurique, avec régénération d'acide chlorhydrique.
En proportions considérables, Tarsenic et Tacide nitrique agissent
surtout sur la négative; le dernier n'a même aucune influence néfaste
sur la capacité de la positive qu'il semblerait plutôt augmenter légè-
rement en agissant comme dépolarisant.
La deuxième décharge qui suit Taddition des impuretés donne des
résultats un peu différents, par suite de Télectrolyse de certaines
impuretés, ainsi qu'on le verra plus loin.
Avec les négatives, on obtenait comme nouvelles valeurs celles du
tableau 108 :
TARLEAD 108
NUMÉRO
DE LA PLAQUE 1 2 3 4 567 89 10
Rapport des
capacités., 4,000 0,999 1,004 0,961 0,981 0,894 0,996 0,912 0,991 0,042
et avec les positives celles du tableau 109 :
TABLEAU 109
NUMÉRO
DE LA PLAQOB 1234 56789 10
Rapport des
capacités.. 1,000 0,987 0,995 0,75 0,965 0,585 1,002 0,995 1,026
L'acide nitrique en grande proportion a presque annulé la capa-
cité de la négative, pour cette raison que, pendant la charge qui a
précédé cette décharge, il n'y a pas eu réduction du sulfate de plomb
en plomb spongieux, mais d'abord réduction de l'acide nitrique en
bioxyde d'azote.
Dans le tableau 110 suivant ont été exprimées les valeurs obtenues
après des périodes d'isolement croissantes entre la charge et la
décharge.
Ces chiffres montrent que l'acide nitrique et l'arsenic n'exercent
aucune action locale à la positive.
En grande quantité, c'est le chlore qui aie plus d'effet; cependant
on constate une forte diminution d'actions locales après trente-cinq
jours d'isolement, par suite de l'élimination rapide du chlore par élec-
trolyse et action chimique. Il est à remarquer, en effet, que les essais
se faisaient successivement et que chacun d'eux comportait une
charge et une décharge immédiate, puis une charge et enfin une
décharge après le temps d'isolement indiqué.
342 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Rapport entre la capacité après le temps t de repos et la capacité initiale
TABLEAU iiO
PLAQLKS POSITIVES
NUMÉROS DES PLAQUES
\
Teneur en impuretés, en grammes
par litre :
As
Az203
Rapport entre la capacité après un
temps t de repos fm charge, et la
capacité quand la décharge suit
immédiatement la charge :
- 1 jour
=z 3 jours
= 10 —
— 20 —
= 35 —
11
0,00
0,00
0,00
0,00
1,01
1,07
0,95
1,00
0.97
2S
0,05
0,072
0,01
0,075
1,01
1,09
0,95
1,00
0,97
0,10
0,00
0,00
0,00
1,01
0,95
1,02
0,92
5,00
0,00
0,00
0,00
0,86
0,12
0,00
0,00
0,00
0,14
0,00
0,00
1,00
1,03
0,99
0,98
6
0,00
7,00
0,00
0,00
0,51
0,38
0,32
0,03
0,77
0,00
0,00
0,02
0,00
1,01
1,09
0,99
1,00
0,99
8
0,00
0,00
5,00
0,00
1,04
1,04
0,98
1,01
0,98
9
0,00
0,00
0,00
0,15
1,00
1,04
0,95
1,00
0,99
10
0,00
0,00
0,00
7,50
1,01
1,09
0,91
1,01
0,98
TABLEAU \M
PLAQUES NÉGATIVES
NUMÉROS DES PLAQUES
11.
Teneur en impuretés, en grammes
par litre :
Hci ! ! ! ; ! ! ; ! ! ! ; ! ! ! ; ; ! ; ! ! ! ! ! ; ! !
As
Az^O^
Rapport entre la capacité après un
temps t de repos fin charge, et la
capacité quand la décharge suit
immédiatement la charge :
^=1 1 jour
= 3 jours
= 10 —
= 20 —
22
I
0,00'0,05
0,00
0,00
0,00
1,00
1,00
0,97
0,90
0,072
0,01
0,075
0,97
0,96
0,94
0,82
0,10
0,00
0,00
0,00
0,98
0,98
0,93
0,84
5,00
0,00
0,00
0,00
0,97
0,81
0,51
0,00
0,00
0,14
0,00
0,00
0,99
0,99
0,93
0,81
0,00
7,00
0,00
0,00
0,77
0,51
0,27
0,45
0,00
0,00
0,02
0,00
0,99
0,98
0,94
0,00
0,00
5,00
0,00
1,01
1,02
0,92
0,86|0,84
10
0,00
0,00
0,00
0,15
0,98
0,97
0,98
0,89
0,00
0,00
0,00
7,50
0,25
16,P
0,70
0,76
1. Acide chimiquement pur et eau distillée.
2. Acide ordinaire à 53» B. du commerce et eau de source.
3. Cette valeur extraordinaire signifie simplement que, par suite de Télectrolyse
pendant la charge, l'acide nitrique est en grande partie éliminé, et, comme l'in-
fluence de cet acide sur la capacité est grande, il y a une brusque élévation de
capacité d'une décharge & la suivante.
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMUIJ^TEUR AU PLOMB 343
Les fortes proportions de fer donnent lieu, ainsi qu'on le voit, à
des actions locales considérables, puisqu'en vingt jours la plaque a
complètement perdu sa capacité. L'action du fer en faible propor-
tion (3) est déjà sensible, puisque avec 0«',1 Fe par litre, la positive 3
a perdu en capacité environ 5 0/0 de plus, que la positive 1 relative
à Tacide pur, après 35 jours de repos.
Entre un bon acide ordinaire (2) et Tacide chimiquement pur (ij,
on ne constate aucune différence appréciable quant aux actions locales
sur la positive.
Le tableau iii, relatif aux plaques négatives, montre d'abord que,
dans Tacide pur, les actions locales à la négative sont beaucoup plus
considérables qu'à la positive.
D'autre part, l'acide de pureté ordinaire (2) donne lieu à des
actions notablement plus élevées (8 0/0 après vingt jours) que l'acide
pur (l). Ce fait provient de ce qu'ici toules les impuretés agissent défa-
voraUement. Celles qui agissent le plus, en grandes quantités, sont
Tacide nitrique, le chlore et le fer. En faibles proportions, ce soi^t
surtout ces deux dernières impuretés qui sont nuisibles.
Les 4ifTérentes réactions chimiques de ces différents corps peuvent
se résuner ainsi :
L'acile nitrique n'a pas d'influence sur le peroxyde de plomb; il
attaque le plomb spongieux de la négative en nitrate de plomb qui se
transforne en sulfate avec régénération d'acide nitrique; celui-ci agit
à nouveau; l'acide chlorhydrique attaque le plomb spongieux et le
peroxyde de plomb, ce dernier avec dégagement de chlore et, sous
Faction de l'acide sulfurique, il se forme, aux deux pôles, du sulfate
Je plomb, avec régénération d'acide chlorhydrique.
Ces deux impuretés tendent d'ailleurs à s'éliminer rapideme \i
jusqu'à n*exister plus qu'à l'état de traces. Pendant la charge en el et,
l'acide nitrique s'électrolyse et s'élimine sous forme de bioxyde
d'azote au pôle négatif. L'acide chlorhydrique donne lieu pendant la
charge à un dégagement de chlore gazeux à la positive. Quant à l'ar-
senic, il disparaît peu à peu également de l'électrolyte, très proba-
blement sous forme d'hydrogène arsénié ; une petite partie se dépose
au fond de l'élément, à l'état d'arsenic métallique (cette partie attei-
gnait dans nos expériences 15 0/0 de l'arsenic total dans le cas d'une
teneur initiale de 5 grammes As par litre). Seul de toutes ces impu-
retés, le fer est fixe.
Ces différentes variations sont exprimées dans le tableau 112
d'après les analyses de A. Brittain.
344
LES ACGUMUIJITEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU lia
NUMÉRO
de
l'essai
10
au début . /
après 55 charges.
I au début
après 55 charges.
au début
après 55 charges.
au début
après 55 charges.
\ au début
. après 10 charges.
' après 55 charges.
au début
après 3 charges. .
(après 10 charges,
après 55 charges.
) au début . . . ,
) après 55 charges.
i au début
] après 3 charges . .
après 10 charges.
après 55 charges.
au début
après 10 charges.
i après 55 charges.
au début
après 3 charges. .
après 10 charges.
après 55 charges.
_L
Fe
TENEURS EN LMPURETÉS, EN GRAMMES PAR LITRE
Ai20i
traces faibles
0,05
0,056
0,10
0,075 (*)
5,0
4,31 (•)
0
0
0
0
0
0
0
0
traces faibles
0
(»
0
traces faibles
0
Q
lia
<
0
0
0,072
0
0
0
0
0
0,14
0,02
0
7
0,525 HCl et
0,03 Cl libre
0,430
traces fortes
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
As
0
0
0,01
traces faibles
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,02
tnres très faibln
5
2
0,45
traces faibles
0
0
0
0
0
0
0
0,075
0 traces faibles
de Az*03
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,15
0 traces faibles
de Az^O»
0 traces faibles
de A#03
7,5
2,*
1,0 tracts for-
tes de jiHP
0 traces f*ibles
de Ar-^O-
L'augmentation des actions locales par le fer tient à ce que ce
métal possède des valences variables et qu'il se forme dans Télec-
trolyte du sulfate ferrique en présence du peroxyde de plomb; ce
sulfate ferrique diiïusant à la négative oxyde celle-ci en se réduisant
en sulfate ferreux qui, à son tour, diffuse et revient à nouveau à Tétat
1. La petite diminution de la teneur en fer peut provenir de Télectrolyse qui a
dû enrichir en fer les pores de la négative, aux dépens de l'électrolyte exté-
rieur.
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
345
de sulfate ferrique au contact de la positive. Le rôle du fer est donc
de transporter l'oxygène de la positive à la négative.
Les actions chimiques ainsi produites peuvent se traduire par les
équations :
et
2FeS0^ + PbOa + 2H2S0» = Fe^ (S0«)3 + PbSO» + 2H20,
Fe2 (S0*)3 + Pb ==: 2FeS0« + PbSO*.
Ce rôle a été inis en évidence par Elbs*, qui a électrolysé com-
parativement deux solutions d'acide sulfurique de densité 1,175,
Tune renfermant de Tacide pur, et Fautre contenant en outre une
faible teneur en fer. Les deux voltamètres étaient chargés en tension,
et on déterminait les quantités de gaz tonnant fourni dans les deux
cas; on en déduisait la perte due au fer.
Avec des électrodes en platine poli et des teneurs variables en fer,
les résultats obtenus à la température ordinaire étaient les suivants
(tableau 113) :
TABLEAU 113
TENEUR EN FER
DENSITÉ DE COURANT
HERTE
DE l'acide, b:i 0/0
e.N AMP. PAR OM^
DE 6At TON.'*!?!!, E.1 0/0
i
2,230
48,3
1
0,920
64,3
i
0,228
97,4
0,1
6,4
3,0
0,1
4,9
3,6
0,1
2,27
7,2
0,1
1,123
11,9
0,1
0,366
24,1
0,1
0,355
25,1
0,01
2,217
ij
O.Oi
1,1 ÎJO
1,9
0,01
0,360
6,3
Quoique, avec les électrodes en platine, les variations dans les
valeurs soient plus grandes qu'avec des plaques en plomb formées,
ces expériences sont néanmoins intéressantes, car elles montrent,
d'une part, l'augmentation rapide des actions locales avec des teneurs
croissantes en fer, et, d'autre part, pour une même teneur en fer,
rimportance croissante du rôle de celui-ci quand les densités de cou-
1. Zeilschr, f. Elektrochemie, t. VU, p. 261.
346 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
rant diminuent. Ce fait se comprend aisément en se représentant le
fer comme un véhicule d*oxygène de Télectrode positive à l'électrode
négative, et d'hydrogène en sens inverse ; il est évident, dans ces
conditions, que le fer agira d'autant plus, pour un même nombre
d'ampères-heures passant dans les voltamètres, que la diffusion aura
été plus active, c'est-à-dire que le temps d'électrolyse aura été plus
long.
Des expériences précédentes, on peut conclure que c'est le fer qui,
par suite de sa fixité, est l'impureté la plus à craindre parmi celles
qu'apporte l'acide sulfurique ordinaire. Les chiffres donnés ci-dessus
montrent qu'une teneur ne dépassant pas O^**,! Fe par litre est
presque sans action en pratique. Elbs donne, comme conclusion de
ses expériences, une teneur maxima de 0,01 0/0 de fer, valeur
voisine de la précédente ^ .
Pour déterminer le rôle du fer sur la sulfatation à la négative,
nous avions antérieurement mesuré- les proportions de sulfate qui
se produisent dans deux négatives à pastilles, l'une en plomb spon-
gieux pur plongeant dans l'acide de densité 1,32, l'autre en plomb
spongieux renfermant 0,12 0,0 de fer^ et plongeant dans l'acide de
densité voisine (la densité était un peu inférieure, d = 1,29).
Les deux courbes de sulfatation 1 et 3 [fig. 134) montrent que,
pendant les premières heures, la plaque chargée de fer 3 donne une
sulfatation un peu plus faible que la plaque en plomb spongieux pur i,
mais que, dans la suite, cette dernière se sulfate moins.
Il convient de remarquer qu'ici les négatives ne se trouvaient pas
en présence de positives et que, par conséquent, l'explication donnée
précédemment sur le rôle du fer ne peut être admise qu'en prenant
l'air comme oxydant du sulfate ferreux en sulfate ferrique.
La lenteur de la diffusion du sulfate ferreux de l'intérieur des pores
1. Elbs détermine rapidement cette teneur en saturant un échantillon de 10 à
15 centimètres cubes de Tacide à essayer, avec une solution d'ammoniaque.
Lorsqu'il ne se produit uucun trouble, c'est que Tacide renferme au maximum
0,008 0 0 de fer. L'acide ayant 0,005 0/0 de fer se colore encore immédiatement
en bleu avec le ferrocyanure de potassium, et en rouge avec le sulfocyanure de
potassium. Par conséquent, si l'acide à essayer donne une réaction avec ces
deux derniers corps, mais pas avec l'ammoniaque, cet acide est normal et peut
être employé. D'après Liebenow, Y « Accumulatoren-fabrik A. G. » de Berlin
prescrit une teneur maxima de 0,008 0/0 de fer.
2. Eclairage électrique^ t. XVI, p. 134.
3. Dans ce but, la plaque avait été chargée dans de l'acide renfermant
3 grammes Fe. Les 0,12 0/0 électrolysés, à la négative, représentaient environ le
quart du fer total.
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
347
de la négative vers Tacide extérieur peut expliquer la sulfatation
moindre de la plaque 3 au début.
Dans d'autres expériences de plus longue durée, nous avons étudié
comparativement les pertes de capacité pendant des périodes de
repos croissantes pour deux plaques semblables, Tune formée en
positive et Tautre en négative, ces deux plaques étant montées cha-
cune entre deux électrodes contraires de plus grande capacité et dans
Q 4 6 n 1€ 20 40 60 80 100 120
Temps en jours
FiG. 136. — Comparaison des pertes de charge de la positive et de la négative.
un acide de densité 1,25 et de bonne pureté ordinaire (composition 2
du tableau 112). Les plaques étaient du type à grille empâtée, d'épais-
seur faible (3"",5).
Les courbes de la figure 136 indiquent les résultats obtenus. On
constate ici aussi que les actions locales sont beaucoup plus consi-
dérables à la négative qu'à la positive, et, tandis que la première a
perdu toute sa capacité après cent vingt et un jours d'isolement, la
deuxième possède encore 72 0/0 de sa capacité, la densité de courant
à la décharge étant ici 1 ampère par décimètre carré de surface
apparente.
Indépendamment des substances étrangères précédemment étudiées
et qui sont les plus fréquentes, quelques autres plus rares peuvent
cependant, dans certains cas, jouer un rôle assez important.
D'une façon générale, tous les métaux plus électro-négatifs que le
plomb spongieux doivent s'électrolyser sur celui-ci et y produire des
348
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
couples plus OU moins actifs, dans le fonctionnement desquels le
plomb spongieux se sulfate, tandis que Thydrogène se dégage sur
Tautre métal.
D'après Dolezalek (tableau 44), la valeur du couple Pb-H* est
de 0,34 volt environ pourTacide de concentration ordinaire {d= 1,19)..
Tous les métaux qui, avec l'électrode hydrogène (platine platiné
saturé d'hydrogène), donneront une force électromotrice plus petite
que 0,34 volt, provoqueront, par conséquent, des actionis locales nui-
sibles et d'autant plus énergiques que cette valeur s'écartera davan-
tage de 0,34 volt.
Ces différentes valeurs sont données dans le tableau 114 suivant,
d*après lee mesures de Nernst.
Nernst\ en employant comme électrode supplémentaire l'électrode
hydrogène plongeant dans une solution normale d'ions-hydrogène,
trouve comme potentiel des diverses électrodes les valeurs^ du
tableau 114.
TABLEAU 114
K..
Na.
Ba.
Sr..
Ca.
Mg.
Al.
Mu.
Zii.
Cd.
Fe.
Co.
Ni.
3,20 volts
2,82
2,75
2,54
2,21
1,85
1,276 (?)
1,075
0,770
0,420
0,340
0,232
0,228
Sn < 0,192
Pb 0,148
H ±0
Cu — 0,329
Bi —0,391
Sb —0,466
Hg —0,750
Ag -0,771
Pd —0,789
Pt — 0,863
Au — 1,079
FI — 1,96
Cl — 1,417
0 — 1,08
Br —0,993
I —0,520
volts
11 résulte de ce tableau que les métaux nuisibles sont compris
entre le platine et le cuivre. Les autres doivent évidemment être
inoffensifs, puisque, dans le fonctionnement du couple formé avec le
plomb dans l'acide sulfurique, ce sont eux qui se sulfateraient, tandis
que l'hydrogène se dégagerait sur le plomb.
1. Société allemande d'Electrochimie, 1900; — Éclairage électrique^ t. XXVI,
p. 436.
2. U sufût de soumettre, pendant quarante-cinq minutes, une lame de platine
bien platinée à Taction d'un courant d'hydrogène pour être sûr du potentiel k
0,001 volt près. Entre l'électrode hydrogène et l'électrode normale à calomel, de
Ostwald, Wilsmore a trouvé, comme ditTérence, 0,283 volt.
La valeur trouvée par Nernst pour le plomb diffère de celle de Dolezalek, ce
qui peut provenir des concentrations différentes employées.
ACTIONS LOCLVLES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 349
Cependant si, dans ce cas, la sulfatation du plomb spongieux n'a
pas été provoquée, il peut néanmoins y avoir l'inconvénient d'une
certaine perte d'énergie, l'impureté métallique augmentant la tension
à la fin de la charge et se redissolvant ensuite à circuit ouvert sans
produire d'énergie utilisable.
Parmi les métaux nuisibles susceptibles d'être rencontrés acciden-
tellement dans l'électrolyte, on peut citer le cuivre. Dans le montage
de certains éléments, on eniploie des boulons en ce métal. Si ceux-ci
sont trop près du liquide, ils reçoivent des projections d'acide qui
les attaque, et il passe du cuivre en solution.
Dans certains cas, on peut constater la présence de traces de pla-
tine dans l'électrolyte, ce qui arrive quand l'eau acidulée a été obtenue
en partant d'acide à 66^ B. La concentration à 66*^ B. de l'acide sul-
furique se fait, en effet, dans des marmites en platine ou en or platiné
dont une petite quantité entre en solution ^
L'influence des petites quantités de platine sur la décharge locale
du plomb est considérable. Il résulte d'expériences faites par
KugeP et aussi par Kaiser et Ost' qu'une proportion de 1/1.000.000
de platine donne encore une décharge locale rapide du plomb spon-
gieux.
Le tableau 114 montre également l'action nuisible de l'antimoine.
Or celui-ci, qui entre dans la constitution des quadrillages (plomb
antimonieux dont la teneur peut atteindre 10 0/0 en Sb), peut, dans
certains cas, se dissoudre dans l'électrolyte et s'électrolyser sur la
négative, où il donne lieu à d'importantes actions locales. Certains
oxydes de plomb emplo}^s dans la confection de la matière active
des plaques peuvent renfermer aussi de petites quantités d'oxydes
d'antimoine.
Des expériences nous ont montré que, si peu solubles que soient
l'antimoine et ses oxydes dans l'acide même étendu, on en retrouve
toujours dans la solution, l'oxyde Sb^O^ étant le plus soluble.
Il était alors intéressant de rechercher si Télectrolyse de l'anti-
moine pouvait se produire pratiquement sur la négative. A cet effet,
une négative en plomb spongieux pur fut chargée entre deux qua-
drillages (sans matière active) en plomb antimonié à \0 0/0, dans
l'acide de densité 1,31. Après une longue charge, l'analyse démontra
1. Cette quantité est d'autant plus grande que l'acide renferme davantage de
produits nitreux.
2. Elektrotechn. Zeilschr., t. XIII, p. 9; 1892.
3. Dolezalek, jD£e Théorie des Bleiaccumutators, p* 73.
350 LES ACCUMUIATEURS ÉIJîCTRIQrES
la présence de 0,54 0/0 de Sb dans la matière active négative.
En répétant Texpérience avec des quadrillages empâtés de matière
active impure, renfermant environ i 0/0 d'antimoine à Tétat d'oxydes,
on trouvait après le même temps de charge sur la négative une pro-
portion de 0,32 0/0 de Sb électrolysé avec Tacide de densité J,32
et 0,28 avec Tacide de densité 1,21.
Nous avons comparé la sulfatation du plomb spongieux de négatives
ainsi souillées à celle donnée par le plomb spongieux pur. La
figure 134 montre les résultats obtenus. Les courbes 1 et 2 se rûp>
portent au Pb spongieux pur dans Tacide sulfurique de pureté ordi-
naire de densités 1,32 et 1,19. La courbe 4 indique la sulfatation d*une
négative renfermant 0,54 0/0 de Sb, dans Tacide de densité 1,31. La
courbe 5 se rapporte à une négative renfermant 0,32 0/0 d'antimoine
et, en outre, 0,09 0/0 de fer, Tacide étant à la densité 1,32. Enfin la
courbe 6 montre le cas d'une négative souillée de 0,28 0/0 d'anti-
moine et de 0,10 0/0 de fer plongée dans l'acide de densité 1,21.
Ces différentes courbes démontrent l'influence importante de
l'antimoine sur la sulfatation des négatives, influence d'autant plus
grande que la concentration de l'acide est elle-même plus élevée. On
retrouve ici encore l'influence du fer, expliquée précédemment.
On peut se demander comment des proportions relativement si
faibles peuvent agir si puissamment. Il nous a alors paru intéres-
sant de rechercher comment était réparti l'antimoine dans la matière
active. Nous avons pris pour cela des négatives renfermant une pro-
portion moyenne de 0,32 Sb 0/0, et nous avons déterminé les propor-
tions de Sb dans les différentes couches parallèles à la surface de la
plaque. L'épaisseur de la couche enlevée était déduite approxi-
mativement du rapport des poids de matière enlevée et de matière
active totale, les pastilles ayant sensiblement la forme prismatique
rectangulaire.
On observe ainsi que, de 1,1 à 3 millimètres (milieu delà pastille),
il n'y a plus que des traces très faibles d'antimoine. Au contraire, la
première couche superficielle en renferme 8,4 0/0, la moyenne
étant 0,32. Ces chiffres montrent, comme on pouvait le prévoir, que
c'est à la surface que se trouve, la majeure partie de l'antimoine,
puisque la couche de 0'"'",1 en renferme un peu plus de 40 0/0 et que
les 99 0/0 sont rencontrés dans le premier millimètre.
On comprend, dans ces condition», que le couple Pb | acide sulfu-
rique I Sb, dont la force électroniotrice est voisine de 0,5 volt dans
les conditions ordinaires, produise des effets aussi énergiques.
ACTIONS LOCALES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 351
D'autres métaux peuvent agir comme le fer par suite de leurs
différents degrés d'oxydation. C'est ainsi que le manganèse, que Ton
rencontre dans certains miniums, peut créer des actions locales.
Pendant Télectrolyse, il se forme, en effet, au pôle positif, soit de
Tacide permanganique, soit du sulfate manganique, qui, se difTusant
ensuite vers la négative, oxydent celle-ci en se réduisant^ en sulfate
manganeux. Le peroxyde de plomb est d'ailleurs capable d'oxyder à
nouveau ce dernier, de telle sorte qu'il se produit, comme dans le cas
du fer, un véritable transport d'oxygène de la positive à la négative.
Ce fait a été vérifié par G. v. Knorre*. Les réactions chimiques
qui se produisent dans ce cas peuvent se traduire par les équations :
2MnS0» + 4PbO« + 2HÎS0' - H^MnW -f 4PbS0» + H^O,
et
H«Mn«07 + 4Pb + ÔH^SO^ = 2MnS0» + 4PbS0» + 7H20.
Pour expliquer la vitesse plus grande de décharge locale^ de -
Taccumulateur pour les fortes concentrations d'acide, Dolezalek a dé- ] \
terminé les forces électromotrices des couples PbO^-H^ et Pb-H*, î :
dans des acides de concentration variable (voir le paragraphe de la j
Variation de la force électromotrice avec la concentration^ p. 43). :
La moindre impureté conductrice sur chacune des électrodes crée en
effet un couple local, et sur cette impureté se dégage soit H, soit O,
qui agissent comme électrodes.
On a vu l'augmentation rapide de la force électromotrice du couple
Pb-H* avec la concentration. Celle du couple PbO^-O s'obtiendra
en retranchant des valeurs e du tableau 44 la valeur i ,06 volt cor-
respondant à la force électromotrice de la chaîne hydrogène-oxygène.
1. D'après Rose, la coloration rouge observée dans un électrolyte renfermant
du manganèse ne serait pas due à Tacide permanganique, mais à un sel nian-
ganique presque identiquement rouge .
Elbs(Zet7«cÂ/\ /*. Eleklrochemie, t. VU, p. 260), en étudiant l'électrolyse du man-
ganèse en solution sulfurique, a trouvé qu'il pouvait se produire, selon les con-
ditions, du sulfale minganiqiie, de loxyde brun et de Tacide permanganique, ou
deux de ces produits simultanément.
Antérieurement, on concluait toujours à la formation d'acide permanganique
quand une solution sulfurique renfermant du manganèse se colorait en rouge
violet par l'électrolyse. En analysant les spectres d'absorption, Elbs a montré
qu'on peut se trouver également en présence du sulfate manganique, qui pré-
sente la même coloration, ou d'un mélange de ces deux corps.
2. ZeiUchr. f. Elek troc hernie, t. III, p. 362.
3. Éclairage électrique, t. XXIII, p. 502.
352 LES ACCUMIJIATKURS ÉLECTRIQUES
Ces valeurs sont les suivantes (tableau 115) :
TABLEAU 113
H^SO» 0/0 4,86 9,33 19,76 26,36 52,93
Forces électromotrices en volts,
mesurées par Dolezalek :
Couple Pb-H2 0,27 0,28 0,32 0,34 0,43
Couple PbO*-0 0,5.", 0,56 0,59 0,62 0,72
Leur augmentation avec la concentration explique Taugmentation
cor'tespondante des actions locales.
M. Darrieus diminue les actions locales dues à Thétérogénéité des
plaques négatives, en amalgamant celles-ci tout comme dans les piles
primaires. Cette amalgamation se fait soit en immergeant les
plaques dans une solution d'un sel de mercure, soit en précipitant
du mercure par électrolyse.
Avec des négatives amalgamées, il trouve toujours une force
électromotrice plus élevée qu'avec les négatives ordinaires (2,35 volts
au lieu de 2,24 volts) '.
I/action du mercure serait de diminuer la force électromotrice du
couple parasite produit entre la matière active- et son support. La
présence du mercure rend aussi le plomb spongieux moins attaquable
par Tacide sulfurique*.
Dolezalek a également montré que l'amalgamation du Pb diminue
considérablement Tattaque par Tacide sulfurique.
1. Darrieus trouve également que la capacité est supérieure ; c'est ainsi qu'un
élément ordinaire renfermant 12^«,5 de plomb donnait 150 ampères-heures au
régime de 50 ampères, tandis que le même avec négatives amalgamées
(416 grammes Hg) donnait, au même régime, 185 ampéres-heures, la différence de
potentiel minimum étant 1,80 volt dans les deux cas.
2. D'après M. Darrieus, cette amalgamation ne serait pas possible pratique*
ment, par suite de la tlégradation rapide qui en résulte pour la négative.
CHAPITRE XII
RENDEMENT DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
Rendement en quantité. — On appelle rendement en quantité ou en
ampères-heures le rapport entre la quantité d'électricité débitée par
Taccumulateur et la quantité d'électricité chargée. Si on appelle i et
i les intensités en décharge et en charge et t et t' les temps corres-
pondants, on a pour le rendement p en quantité :
/.'■
idt
idt
ou plus simplement, si les intensités sont maintenues constantes en
charge et en décharge,
a
Quoique la mesure de ce rendement paraisse très simple, de
grandes difficultés se présentent dans sa détermination pratique.
Quand on veut obtenir d'une façon régulière la capacité d'un accu-
mulateur, dans des conditions de décharge bien déterminées et
toujours semblables, il est évidemment une valeur mini ma de la
quantité d'électricité chargée qui permettra d'obtenir ce résultat.
La difficulté provient justement de la détermination exacte de ce
minimum.
On a vu en effet que, si la fin de la charge présente une augmenta-
tion de la différence de potentiel, celle-ci n'est cependant pas suffi-
samment brusque pour ne laisser place à aucune incertitude sur la
23
354 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
fin exacte de cette chaxge. D'autre part, le rendement en quantité
doit s'établir sur une suite d'un nombre suffisant de charges et de
décharges eiTectuées dans les mêmes conditions. Sur une seule ou
deux expériences seulement, on pourrait obtenir des résultats erronés,
tels qu'un rendement supérieur à 1,00, explicable par Tiniluence des
états antérieurs. C'est ainsi qu'en effectuant d'abord sur un élément
une décharge à une certaine intensité, on peut, après recharge,
obtenir pour la décharge suivante une capacité supérieure à la quan-
tité d'électricité chargée, si cette deuxième décharge a lieu à intensité
plus faible que la première. 11 en est de même si la température a
varié d'une décharge à l'autre, à intensité égale. D'un autre côté,
même en supposant une suite de décharges à intensité constante, si
la quantité d'électricité chargée est insuffisante, le rendement en
quantité qu'on en déduira sera supérieur au rendement vrai; mais
alors on verra la capacité diminuer peu à peu. Le problème se
complique encore par ce fait que, indépendamment de l'intensité, de
la température, de la quantité d'électricité chargée, la capacité de
l'élément peut augmenter ou diminuer, soit par suite du foisonnement
de la matière active positive, soit par suite de la contraction de la
matière active négative. Pour ces différentes raisons, la détermination
du rendement doit être effectuée sur un nombre suffisamment élevé
de charges et de décharges dans les mêmes conditions.
Le rendement en quantité d'un accumulateur soigneusement
construit peut atteindre assez facilement 0,90 à 0,95. La petite perte
5 à 10 0/0 dans la quantité d'électricité provient de deux causes : l** le
dégagement gazeux, inévitable à la fin de la charge et qui représente
évidemment une perte en ampères-heures proportionnelle à la masse
des gaz oxygène et hydrogène électrolysés; â^ les actions locales qui,
ainsi qu'on l'a vu précédemment, se produisent pendant toutes les
périodes de fonctionnement de l'accumulateur (charge, décharge,
repos) et correspondent à une perte de quantité d'électricité.
Ces deux causes de pertes expliquent que le rendement en quantité
dépende de l'intensité du courant de charge, de la densité de l'acide
employé et de la pureté des substances. Un rendement aussi élevé
que celui cité précédemment (0,93) ne peut être obtenu qu'à condition
de ne pas charger à une densité de courant trop élevée (ne dépassant
pas environ 0,5 ampère par décimètre carré de surface apparente
de plaque), d'employer des substances pures et de l'acide déconcen-
tration ne dépassant pas 2.V B. (g?= 1,21).
En pratique, même dans les stations centrales où le rendement des
RENDEMENT DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
355
accumulateurs joue un rôle important, on n'exige jamais des valeurs
aussi élevées pour le rendement en quantité. C'est qu'en effet il faut
tenir compte ici de l'intensité de charge, qui quelquefois est assez
élevée, des petites quantités inévitables d'impuretés qui viennent
augmenter les actions locales, et enfin des intervalles de repos avec
lesquels croît l'importance des actions locales, et qui atteignent
souvent douze heures par jour dans certaines stations centrales.
Pour ces raisons, les valeurs pratiquement obtenues pour le rende-
ment en quantité varient, dans ce cas particulier, de 0,80 à 0,90 <.
Avec les impuretés, les actions locales croissent, comme nous
l'avons montré dans le précédent chapitre. Le rendement en quan-
tité, qui dépend de l'importance des actions locales, doit donc baisser
avec la teneur en impuretés de l'électrolyte employé. C'est ainsi que
les expériences que nous avons entreprises dans ce sens (Voir
tableaux 110 et 111) nous ont indiqué que, pour les négatives parti-
culièrement, de petites quantités d'impuretés peuvent amener pendant
un jour une perte de 3 0/0 par actions locales.
Le rendement en quantité dépend également de la température; il
est d'autant plus faible que la température est élevée. C'est ce qu'ont
montré (Voir p. 275) les expériences de Heim, effectuées sur des
éléments à plaques à grande surface. Le tableau 116 indique cette
dépendance.
TABLEAU 116
TEMPÉRATURE
LNTENSITÉ
QUANTITÉ D'ÉLEOTHH:iTK
B.1 A M pênes- H El- RE»
RENDEMENT
VALKIIR
en
en
en
DEGRÉS C.
AHfÈREl
Décharge
Charge
OIAXTITÉ
MOYB.M.NB
14
32,0
57,6
61,3
0,î)30
i4
.32,0
r>6,8
."9,2
0,960
0,95
H
32,0
57,6
60,8
0,946
45
32,0
111,2
128,0
0,868
0,86
4o
32,0
108,8
128,0
o,8:»o
14
20,0
71,0
76,0
0,93:)
4:»
20,0
128,0
U3,0
0,895
1. 11 n*qst question ici que d'accumulateurs dam leur état normal, c'esl-à-dire
préparés avec des substances aussi pures que possible et exempts de courts-
circuits intérieurs. Il est évident que si, par suite d'un défaut d'entretien, les élé-
ments travaillent avec des courts-circuits intérieur^, soit par suite d'amas de
matière positive détachée, soit par suite de gondolement des plaques, le rende-
ment en ampères-heures peut diminuer con^dérablemenl et descendre au-dessous
de 0,50.
356
LES ACCUMUIATECRS ÉI^CTRIQUES
Pour la deuxième partie du tableau (intensité 20 ampères), il y
avait un isolement d*une nuit entre deux opérations successives.
D'autres essais, également avec périodes d'isolement d'une nuit
(ce qui rendait le rendement particulièrement faible), mais efTectués
sur des éléments plus gros, du même type (positives à grande sur-
face), donnaient les valeurs du tableau 117.
TABLEAU 117
TEMPERATURE
LNTENSITÉ
QUANTITÉ D'ÉLECTRICITÉ
RENDEMENT
VALEUR
en
en
M^ AM PARES- HEU nés
en
DEGRiS C.
AMPèRBS
Décharge
Charge
Ql'ANTITÉ
lfOYE.^5B
12,0
140
385
441
0,874
0,88
11,7
140
387
434
0,891
4r>,9
140
735
896
0,820
0,82
Dans les essais que nous avons décrits (p. 283) relativement à
rinfluence de la température sur la capacité, nous avons démontré
que la baisse de capacité qui se produit à température élevée pour
les faibles intensités provient d'une augmentation des actions locales,
particulièrement sur les plaques négatives.
Si le rendement en quantité dépend notablement de la tempéra-
ture, c'est donc surtout les négatives qui en sont la cause. Dans nos
expériences, pour une densité de courant de décharge et de charge
égale à 0,4 ampère par décimètre carré de surface totale apparente
de positive, nous trouvions les valeurs du tableau 118 pour le rende*
ment de plaques négatives semblables placées dans les mêmes con-
ditions, sauf en ce qui concernait la température de décharge.
TABLEAU 118
Température de décharge t =z 18° G. Rendement en quantité p = 0,81)
— — 42 — — 0,80
— — Gl — — 0,09
Il est à noter que, dans ces cas, la température de charge était,
pour les trois plaques, la température ambiante, 21° C, et que le
rendement aurait baissé beaucoup plus considérablement en fonction
de la température, si celle-ci avait été maintenue en charge comme
RENDEMENT DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 357
en décharge, les actions locales dues principalement à Tattaque du
plomb spongieux par Tacide sulfurique se produisant avec une
intensité au moins aussi élevée pendant la charge que pendant la
décharge.
Rendement en énergie. — A côté du rendement en quantité, il y a
lieu de considérer le rendement en énergie ou en watts>lieures, beau-
coup plus important que le premier. C'est le rapport entre Ténergie
fournie à la décharge et Ténergie absorbée pendant la charge, dans
les mêmes conditions que celles ci-dessus spécifiées pour le rende-
ment en quantité.
Si on appelle e et i la différence de potentiel et l'intensité à
chaque instant, pendant la décharge, et e' et x les valeurs correspon-
dantes pendant la charge, on a pour le rendement t\ en énergie :
/:
exdi
/ ei'dt
En supposant que la décharge et la charge ont lieu à intensité
constante, il vient :
. f edt
/ edt
J 0
que Ton peut mettre sous la forme :
edt
^=?7
it t J 0*
i J 0
it
Le premier rapport -7^ représente, comme on a vu précédemment,
le rendement en quantité p. Quant à l'expression ^ / edt, elle s'ob-
tient aisément en intégrant les courbes de «harge ou de décharge
(Voir fig. 60) et en divisant par le temps de décharge ou de
charge. On peut désigner ces valeurs sous le nom de différence de
potentiel moyenne e^oy pendant la décharge et e'^oj pendant la charge,
de telle sorte que le rendement en énergie s'exprime simplement en
fonction du rendement en quantité, par l'expression :
^ = P
moy
358 I^ES ACCUMULATEURS ÉIJiCTRIQUES
Le rapport -r-^ est ce que Reynier appelait le coeflîckDt de baisse.
11 varie en sens inverse de Tintensité. On a vu, en effet, antérieu-
rement, que plus rintensité est élevée, plus est faible la valeur e„oyet
plus s'élève la valeur e^aoy Le rapport baisse donc assez rapidement
quand l'intensité croît.
La différence de potentiel peut s'exprimer d'autre part en fonction
de la force électromotrice et de la résistance intérieure de la façon
suivante :
et
C moy ^^^ fc* moy "T" ^ owy * •
Si la force électromotrice était la même pendant la charge et
pendant la décharge, la perte en énergie ne proviendrait donc que
de la chaleur Joule due à la résistance intérieure de l'élément. Il n'en
est malheureusement pas ainsi, et la force électromotrice est, comme
on sait, supérieure, pendant la charge, à la force électromotrice de
décharge, de telle sorte que, même en rendant très faible l'intensité,
ce qui permet de négliger la chaleur Joule (proportionnelle au carré
de cette intensité), on a encore un coefficient de baisse sensiblement
plus petit que l'unité. L'accumulateur au plomb ne devient, ainsi
qu'on l'a vu précédemment {/îg. 39), parfaitement réversible que pour
une intensité nulle. Les courbes de la figure 39 indiquent que, pour
la densité de courant excessivement faible 0,0017 ampère par déci-
mètre carré, la différence entre les forces électromotrices de charge
et de décharge au même instant est de 0,006 volt, valeur égale à
0,3 0/0 de la force électromotrice. La chute de tension due à la
résistance intérieure n'est à ce moment que de 0,00003 volt, valeur
absolument négligeable devant la première. Pour les densités de
courant ordinairement employées et qui sont rarement inférieures à
0,5 ampère par décimètre carré de surface apparente de plaque,
ces deux partes deviennent beaucoup plus considérables, et il y a
lieu de considérer le cas général où les charges et décharges sont
complètes et le cas particulier des charges et décharges par-
tielles (comme par exemple dans le fonctionnement des batteries-
tampon).
Pour établir les valeurs du rendement en énergie dans le premier
cas, lorsque les décharges sont complètes, c'est-à-dire poussées jus-
qu'au crochet, nous avons déterminé la valeur du rapport -f^ pour
e
moy
RENDEMENT DE L'ACCUMULATEL'R AU PLOMB
359
un même élément déchargeant à des densités de courant différentes,
d =L 0,5 à 2,5 ampères par décimètre carré, et fonctionnant dans des
acides de concentrations difTérentes, 14 à 34^ B. Ce sont ces essais
qui ont été donnés dans le chapitre relatif à la variation de différence
de potentiel avec l'intensité, et dont le tableau de la page ^24 résume
les mesures. De ces mesures nous pouvons extraire celles qui nous
intéressent plus particulièrement ici et qui sont exprimées dans le
tableau 119.
TABLEAU 119
DÉCHARGE
CHARGE
tUBUIIT r.
COKESTUTIOS
-^m^^
..
en
énergie
M L* ACIDE
db.xsit£
TEMPS
DKJI91TÉ
TBMPS
RAPPORT
Mrrespvakit
à un
DB COOR A!«T
en
bBCOL'RAKT
en
«moy
rendement
(prise fin charge)
amp. : dm^
de Burfare
apparente
DK DiCHAROe
en heures
amp. : dmS
de sarface
apparente
UE CHARGE
en heures
erooj
eu
quanlité
p =- o,yo
i4
0,50
7,20
0,50
8,00
0,861
0,775
18
0,50
8,75
0,50
9,75
0,863
0,777
22
0,50
9,90
0,50
11,00
0,866
0,779
26
0,50
11,20
0,50
12,50
0,869
0,782
30
0,50
12,40
0,50
13,80
0,872
0,785
34
0,50
13,35
0,50
14,80
0,871
0,784
U
0,75
4,05
0,50
6,75
0,845
0,760
18
0,75
5,05
0,50
8,40
0,853
0,768
22
0,75
5,80
0,50
9,65
0,849
0,764
26
0,75
6,65
0,50
11,10
Ci,856
0,770
30
0,75
7,35
0,50
12,25
0,853
0,768
34
0,75
8,35
0,50
13,90
0,856
0,770
14
1,25
1,87
0,50
5,19
0,815
0,733
18
1,25
'l,M
0,50
6,72
0,837
0,753
22
1,25
2,87
0,50
7,97
0,828
0,747
26
1,25
3,t3
0,50
9,52
0,832
0,749
30
1,25
3,87
0,50
10,75
0,8H
0,757
34
1,25
4,20
0,50
11,66
0,8i2
0,758
14
2,50
0,62
0,50
3,47
0,774
0,697
18
2,50
0,86
0,R0
4,76
0,787
0,708
22
2,50
1,05
0,50
5,83
0,798
0,718
26
2,50
1.40
0,50
7,77
0,799
0,719
30
2,50
1,60
0,50
8,88
0,802
0,722
34
2,50
1,75
0,50
9,71
0,800
0,721
On constate que l'augmentation de la différence de potentiel
moyenne avec la concentration est moins rapide pendant la charge
360 LES ACCUMUIATEURS ÉI^CTRIQUES
que pendant la décharge, de sorte que le rapport -7^ croît avec la
^ moy
concentration.
D'autre part, pour une même concentration, ce rapport décroît
rapidement quand la densité du courant augmente, et la baisse est
d'autant plus rapide que la concentration est plus faible. On remar*
quera ici que, seule, la densité du courant de décharge est variable;
dans le cas où celle de charge varierait également, la diminution du
coefficient de baisse serait beaucoup plus rapide.
On peut conclure de ces essais que, pour un même rendement en
quantité, le rendement en énergie augmente sensiblement avec la
concentration et diminue beaucoup lorsque croît la densité de cou-
rant. Dans ce dernier cas, la perte d'énergie s'élève non seulement
par suite de l'augmentation de la chaleur Joule rP due à la résis-
tance intérieure, mais encore par suite de la diminution de la force
électromotrice moyenne à la décharge quand celle-ci est eîTecluée
à un régime croissant. Lorsque la charge est effectuée à une densité
de courant également croissante, on constate, en outre de la perte en
chaleur rP, une augmentation de la force électromotrice moyenne
de charge.
Ces variations de la force électromotrice, qui tendent à abaisser le
rendement en énergie, ont été expliquées précédemment et sont dues
aux concentrations variables de l'acide dans les pores de la matière
active.
L'augmentation avec la concentration du rapport -f^ provient
^ moy
principalement de l'augmentation du rapport des forces électromo-
trices moyennes -^7^ en décharge et en charge.
*-* inoy
Cette loi nous paraît très intéressante au point de vue théorique,
car elle indique très bien que le rendement en énergie est d'autant
plus élevé que la force électromotrice est grande pour tous les
couples réversibles qui présentent, vers la fin delà charge, une sur-
élévation passagère de la force électromotrice, due soit à une aug-
mentation de concentration dans les pores de la matière active, soit
à la séparation de l'électrolyte en ses ions simples ou même avec
formation de traces de corps suroxygénés ou surhydrogénés, soit
encore à ces deux causes.
En ce qui concerne l'accumulateur au plomb, le rendement en
énergie ne croîtra évidemment avec la concentration que tant que
RENDEMENT DE 1/ ACCUMULATEUR AU PLOMB 36!
raugmentaiion du rapport -—- sera plus élevée que la diminution du
rendement en quantité avec la concentration. II ne suivra également
cette loi que tant que la densité de courant en charge ou en décharge
ne sera pas très élevée ; car alors la perte d'énergie due à la résis-
tance intérieure serait prédominante et, dans ce cas, le rendement
serait maximum vers la concentration 30,4 0/0 H/*SO' (27* B.),
qui donne la résistivité la plus faible.
On sait d'ailleurs qu'entre les concentrations 20 à 40 0/0 H^SO*
les variations de résistivité de l'acide et, par suite, de résistance inté-
rieure de l'accumulateur sont très faibles. Pour celte raison et par
suite de l'emploi, en pratique, de concentrations ne dépassant pas
32^ B. pour des raisons déjà expliquées, on peut dire d'une façon
générale que le rendement en énergie de l'accumulateur au plomb
croît avec la concentration.
Le rapport -7^ entre la différence de potentiel moyenne de décharge
et celle de charge est très important à considérer en pratique, dans
le cas où les charges et décharges successives sont seulement par-
tielles et durent, quelquefois des temps excessivement courts
(quelques secondes), comme cela a lieu dans l'utilisation des batteries
en batteries-tampon. On verra que, dans ces cas, on demande à la
batterie placée d'une façon permanente en dérivation avec les machines
dynamo-électriques, de régulariser le débit de celles-ci et la tension
du réseau, quelles que soient les variations de charge de celui-ci.
Pour des variations de tension très faibles, la batterie doit donc
pouvoir, dans ces conditions, tantôt fournir, tantôt absorber des
intensités de courant aussi élevées que possible, ce qui revient à dire
que, pour une intensité déterminée, le rapport -7^ doit être aussi
^ moy
rapproché que possible de l'unité.
Nous avons vu que ce rapport ne dépasse guère 0,87 pour une
densité de courant normale et dans le cas où les charges et décharges
sont complètes. On conçoit facilement que ce rapport doive augmen-
ter quand ces deux opérations ne sont que partielles, car, d'une part,
la différence de potentiel baisse moins à la décharge pendant que,
d'autre part, elle monte moins à la charge, la force électromotrice
et la résistance intérieure agissant dans le même sens pour produire
ces effets.
Mais ce rapport dépendra évidemment aussi de l'état dans lequel
362 I-E> AOCOULATEm^ ÉL£CTR]QrEïi
se troQTe TélémeoL Nous avons déterminé par expérience cette
influence en mesurant aux différents états de charge et de décharge
d'un accumulateur les différences de potentiel moyennes pour deux
périodes successives de trente secondes de décharge, trente secondes
de repos, trente secondes de charge et trente secondes de reposa
p
Le tableau 120 résume ces essais. Il montre que le rapport -^ est
«■^
plus faible an début et à la fin, soit de la décharge, soit delà charge,
et qu*i] passe par un maximum vers le tiers environ de ces deux
E
opérations. Le rapport ^p^ suit la même loi. 11 est intéressant de
remarquer combien sont plus élevées les quatre valeurs e,^^ E^^^
e^Mf et E'^^ quand Télément est en état de charge, même en consi-
dérant des points correspondants où la composition chimique des
matières actives doit être la même en charge qu*en décharge. Ce
fait est explicable par la concentratioa variable d*acide dans les
pores de la matière active, concentration qui, comme on sait, s^élève
rapidement, pendant la charge, à une valeur supérieure à celle de
Tacide extérieur, tandis que, pendant la décharge, elle atteint rapi-
dement une valeur inférieure à celte dernière.
Dans la position de charge, Taccumulateur fonctionne donc
comme un élément de concentration et, par suite, de force électromo-
trice plus élevées que dans la position de décharge. C'est pour cette
raison que Ton trouve dans ce dernier cas des valeurs de «m>r et de
EaM»y un peu inférieures à celles du premier cas, pour des états corres-
pondants de la capacité.
Une preuve très remarquable de rinfluence qu'exerce dans ces
circonstances la concentration de Tacide dans les pores de la matière
active est donnée par la comparaison des valeurs exprimées aux
points 0,08 de la décharge et 0,08 de la charge. Les états chimiques
des matières actives en ces deux poinlss ont tout à fait différents,
puisque, dans un cas, l'élément se trouve aux premières minutes de la
décharge, tandis que, dans le second cas, il commence depuis
1. L'élément essayé était du type Faure : positives à augets empâtés, néga-
tives à pastilles. La décharge et la charge de l'élément, en vue de déterminer son
état actuel, étaient effectuées à ladensité 0,75 ampère par décimètre carré de sur>
face apparente de plaques, et les périodes de trente secondes, à la densité
3,3 ampères par décimètre carré de surface apparente. La concentration d'aci<le
était '2y B. Faisons remarquer ici que les valeurs données par le tableau suivant
ne sont valables (fue pour les périodes de trente secondes. Des périodes plus
ionguch donneraient évidemment, pour les rapports des différences de potentiel,
des chiffres plus faibles.
RENDEMENT DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
363
O
9*
=1^
H
1
cj
ce
^1 oc îrt 00 (M o «O C^ï <N r- <N •* ** a/î OD s*
O
2*
s.t ifi o « a.'î sr: «^« po «*• i-î r- o j.-:) -* rc co
'«s
Û«
1
E
Oi^oa^os^os^o o Oî^os^ ^®t^<5v^,®t«t«t
a.
ec
Cd
Ui
oooo'oooo oo"ooo'oo"o"
1
1
ë
csço^-r-a^or^oo OOooi--*'^'^^-*^
o
%ï
ou
oc X_«^00 oc 00 l-^<0 1^ oc oc,* 00 00 00 00
s
o.
s- ."^
<
«- *,
o" o" o" o" o" o" o' o' o" o" o" o" o" o" o' o'
c
ce
O
u
a<
^ "g ^ ^
in a-t a.t o o in 3ft irs o a.'^ O a-t a-t O art
çOCC-r^-^OXr^OC 00fN«OOa(Na-:f-(N
C-
■3 «^ ^ S"
JS
X X
g - g «
■^•«^-^•^^■^^O^O OS^ o «^ -^ -^ (N <M <N e*3
c
h. o
«N ©i c^ (TJ <^I '^r<N "^ '>rG^r©f c^^f (>r<>rG^r
M
»« **
«
J
2 *5
•3>
•U
g. -
u
li^
•cd
S
M
's
§
» iS
lll^
oc o »* o t^ «o -* ar: 00 OÔ os ^ -^ CO art îO
M
a.
a:
M P
"r^l''^''^^l^l''^*i ®^,.'''l'H^^"^'*^**^'-'^
c
H s
•i.:s-^
«rf^N of (N M c^'^'rf (pT <5<f «rr'^rcvrrN a^f r>r5^
5
a» .
S
5
^ « Il
U
S
s
9
O
.l'S
1
tû « -
2 ^ «
o art o o Q o art o O art O O O art art art
O »* ^-t* *>» O 00 ©1 art «O rc O -5 <M (M « «O
^J . '
3 o- ^ S"
1
C6 s
° ^ £ î
O^O^O^O^O^CS^Oi^OO OS^O^-î^^^^-r^^-r^^-r^^-^^
'~^" ^
c -2 g J
^ »- >
i «
e^^'^^(^^'^^'^^•^"^^'' -^ r^} <>i rf.j f^ (ii^ f^i (fT
s
u
o 1
â
ta
o. •
M
K
k â
>».
• TJ
ce
1 '-^
ta?
O
" i2
iH.
a-î «** PC o art C^ art art oc ^1 -^ -^ -«pm «<| wj* f^
fiC
« 2
•C -S S S*
Ci^C^OS Os^OC OC îC art^ i- 35^0,0^0^0^0 O^
S
s >
^1- 1
kl
? c
^^ — ' — -rT S ^^ ^ ^ ^ ç>f ^ (^i «.f r^^ ^"
O)
u.
Q »
g » «^
:«
s
1
i- Il
1
H
o "^
a
a ti
S
h t ï
oT
j
i« "« S
3
u
M
•g « •• •«
O*
as
^ S
lli 1
« o * s *>
— oc Oa :o — os -M o «* Ci o <# art Oi -* 'M
1
w "o
O 05^0 Cî^OS 00 00 1-^ ■*tX'''l^^**v^"''l.'^
5
H >
O C
I g i^. " 1
'>r -^ -^^ -^ •*^' ^ «^^ tÎ" <m' 'm' çvf <N ©f <m" 'm" (T^f
b.
Ai «
s o **
J; 9 oB
Û
U
:£ o II o.
Q
MU 1. g
"3
<
g
1 1
3 i.?
. 1-
a. («
■^ 0^5
c .
5 2
i
il i
1 ■§ -s §
1 1 1 1 1 1 1 1^1 1 1 M 1 1 1
H
•M
etS **
&. â
•S
1 S
■S
s § &
1 1
— <1»
-« art
'^^00l^C:0C»'0iO-« OOOC'M'MOO-*
O O 'M --^ ;0 r- 00 O O o (M art oc o -^ art
0)
"a
a
c ^
^S
« JS
O O O O O O O -^ O o o o o ^ "^^ -^
3
364
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
quelques minutes seulement sa charge. Or on trouve pour E^o, les
valeurs 2,045 et 2,035 et pour E'„oy 2,135 et 2,125, valeurs très
voisines et qui donnent pour ^—^ deux rapports sensiblement égaux
0,958 et 0,957.
Il est donc permis de dire qu'en ces deux points si différents
comme état de capacité, il y a même état de concentration de Tacide
imprégnant les pores de la matière active qui travaille. Le rôle
de la résistance intérieure est mis en évidence par la comparai-
son des rapports -r^> qui sont plus différents que l«s deux premiers.
inoy
On sait que la résistance intérieure est plus faible au début de la
décharge qu'au début de la charge, et c'est ce qui explique la valeur
de -; — un peu plus élevée dans le premier cas (0,846) que dans le
^ moy
second (0,840) ^
Les expériences précédentes étaient effectuées à la même intensité.
On peut se demander comment varient les différents facteurs consi-
dérés plus haut, en fonction de la densité de courant.
Nous avons étudié antérieurement la variation de la tension aux
bornes en fonction de Tinlensité pour des décharges et des charges
partielles. Si nous nous reportons à cette étude, nous pouvons déduire
d'après les courbes de la figure 85 les valeurs des rapports -7^ et
^ moy
p7^ en admettant une densité de courant égale en. charge et en
'-* moy
décharge.
Ce sont ces valeurs que Ton trouvera dans le tableau 121.
TABLBAU 121
DENSITÉ
RAPPORT
RAPPORT
DE COl'RA.NT E.X AMP. : DM*-
de surface apparente
emoy
EmoT
de plaques
Cm«y
E'inoy
0,50
0,971
0,989
o,7n
0,900
0,987
^2rî
0,940
0,982
2,50
0,885
0,970
3,00
0,860
0,967
4,00
0,810
0,960
5,00
0,766
0,952
1. Au point de vue pratique, on peut conclure de ces essais que, dans le
fonctionnement des batteries-tampon, on obtient le meilleur réglage lorsque la
batterie est éloignée des états fin charge et fin décharge ; le point le plus avan-
RENDEMENT DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 365
En comparant ces valeurs à celles données par le tableau 119 et
relatives à des décharges et charges complètes, on constate que, pour
la même densité de courant et la même concentration d'acide, le rap-
port des différences de potentiel est ici beaucoup plus élevé. Comme
d*autre part le rendement en quantité s'élève également, il en résulte,
pour le rendement en énergie, une valeur beaucoup plus rapprochée
de Tunité et qui peut atteindre :
0,97 . 0,971 = 0,94,
pour la densité 0,5 amp. : dm', et encore 0,90 pour une densité de
courant ne dépassant pas 1,5 amp. : dm'.
Le tableau précédent permet également de se rendre compte que
si, dans un tel exemple d'utilisation de l'élément, la perte d'énergie
provient principalement dé la perte en joules due à la résistance
intérieure, cette cause n'est pas la seule, et que celle qui est due aux
variations de force électromotrice en charge et en décharge n'est
cependant pas négligeable et paraît l'être relativement d'autant
moins que la densité de courant est faible.
Pour rechercher l'influence de la concentration sur le rendement
en énergie dans les mêmes conditions que précédemment (charges et
décharges partielles successives et périodes de trente secondes), nous
avons établi les courbes précédentes [fig, 84 et 85) pour les trois
concentrations différentes 10, 29 et 40^ B., les éléments étant d'autre
part absolument semblables et dans la même partie stable à l'état
de décharge. Dans le tableau 122 de la page suivante, ont été expri-
més les résultats de ces recherches.
F
Comme on le voit, les rapports des forces électromotrices ^^^
sont ici presque absolument indépendants de la concentration, tan-
dis qu'ils augmentent avec celle-ci dans le cas de charges et décharges
complètes, par suite, principalement, de la plus grande différence,
dans le cas des faibles concentrations, entre la force électromotrice
de la période stable de charge et la force électromotrice finale.
Si on examine ensuite les rapports -r^j on trouve que, pour une
tageux parait être au tiers de décharge ou de charge, cette dernière position étant
un peu plus favorable que la première. Il convient de considérer en outre que, la
force électromotrice étant un peu plus élevée dans la position de charge, le
nombre d'éléments sera un peu plus faible pour la même tension du réseau.
306
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
même densité de courant, ils sont variables avec la concentration et
que, plus faibles pour les concentrations faibles et les concentrations
fortes, ils passent par un maximum pour une concentration que
Texpérience montre voisine de 29** B. On reconnaît ici Tinfluence de
la résistance intérieure ; celle-ci, on Ta vu précédemment, passe par
un minimum pour une concentration voisine de 29** B.; il y a donc
accord entre la théorie et Texpérience.
TABLEAU 122
DENSITÉ
DE COL'nA:<T
en amp. : dm'-i
de surface
apparente
0,50
0,75
1,25
2,50
3,00
4,00
5,00
0,50
0,75
1,25
2,50
3,00
4,00
5,00
0,50
0,75
1,25
2,50
3,00
4,00
5,00
CHARGE
tf rooy
en volU
1,970
1,995
2,040
2,155
2,205
2,305
2,405
2,105
2,120
2,140
2,222
2,265
2,355
2,4t2
2,212
2,228
2,258
2,353
2,393
2,480
2,570
E'iooy
en volts
DÉCHARGE
0mo7
en ToIts
ACIDE A 10*» B.
1,935
1,938
1,945
1,965
1,970
1,983
1,995
2,082
2,080
2,092
2,113
2,118
2,132
2,145
1,885
1,802
1,830
1,735
1,700
1,635
1,570
A 29*» B.
2,045
2,036
2,013
1,966
1,948
1,908
1,870
ACIDE A 40° B.
2,186
2,190
2,200
2,223
2,226
2,237
2,246
2,130
2,120
2,094
2,038
2,016
1,974
1,933
Enoy
en Tolls
gnioy
e'moj
1,915
0,957
1,913
0,934
1,912
0,896
1,906
0,805
1,904
0,771
1,900
0,710
1,900
0,653
2,060
0,971
2,058
0,960
2,055
0,940
2,050
0,885
2,0i8
0,860
2,047
0,810
2,043
0,766
2,162
0,963
2,160
0,952
2J58
0,927
2,155
0,866
2,152
0,842
2,148
0,796
2,144
0,752
Erooy
E'moy
0,989
0,987
0,983
0,970
0,966
0,958
0,952
0,98 9
0,98 7
0,982
0,970
0,967
0,960
0,952
0,989
0,986
0,981
0,969
0,967
0,960
0,954
Le rendement en énergie dépend de la température. On a vu pré-
cédemment que le rendement en quantité diminue quand la tempe-
RENDEMENT DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
367
rature s'élève. Le rendement en énergie doit donc se ressentir de
cette première influence ; mais, d'un autre côté, le rapport des dif-
férences de potentiel moyennes de décharge et de charge se rapproche
d'autant plus de Tunité que la température est élevée. C'est ce que
2J
2.6
2^
2,è
! 2,2
2J
2,0
i.B
Jl
------W--
Es;s32S à S2 Ân^.
]I "
. JiJX .
.:yL:::i.
i^.C::::::.
p^i-=--i"
:__ "^«5!!»
5v.4:/gS
f .,^
"^si^'
"■•s ,J>
V59
Fio. 131. — Courbes de charge et de décharge à températures différentes.
l'on déduit de l'allure des courbes de charge et de décharge donnée
par la figure 137, d'après les expériences de Heim (Voir p. 275), effec-
tuées sur des éléments à positives à grande surface (type ES3). Le
tableau 123 indique le rapport des tensions pour l'intensité 32 am-
pères.
TABLEAU 123
TEMPÉRATURE
£.*< DBfiRé8 C.
TENSION MOYENNE, EN VOLTS
RAPPORT DES DEUX TENSIONS
D^HARGB
CHAnCE
14
45
4,938
1,953
2,438
2,326
0,795
0,840
Par suite de ces deux phénomènes inverses, le rendement en éner-
gie est relativement peu dépendant de la température. C. Heim ayant
trouvé pour les rendements en quantité 0,93 à 14** C. et 0,86 à kV C,
les rendements en énergie deviennent en effet :
à 14° C. 0,795 . 0,95 ~ 0,75,
, à 45'» G. 0,840 . 0,86 = 0,72,
valeurs très voisines.
368 LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
Nos expériences de la page 283 relatives aux plaques empâtées
nous donnaient pour la variation du rapport -t^^ due aux positives
^ moy
avec la température, les valeurs suivantes (tableau 124) :
TABLEAU 124
TEMPÉRATURES
t = 16%5 C. t = 41» 0.
e'nioy ' ' ' ( et d z= 0,387 amp. : dm* (charge).
gmoy _^ Q g.j 0 913 1 P^'^'' ^ "^ *'"*^ *™P' " ^*'"' décharge)
«moy ' ' ' j et d = 0,387 amp. : dm^ (charge».
^= 0,858 0,901 ! pour d= 2,93 arap.: dm» (décharge)
emoy ( et d = 0,38 i amp. : dm' charge).
Lorsque la température est maintenue trop élevée, le rendement
en quantité baisse, par suite de la rapide augmentation des actions
locales à la négative, beaucoup plus rapidement que n'augmente le
rapport -r^» de sorte que le rendement en énergie baisse rapide-
^ moy
ment avec la température à partir d'une certaine valeur de celle-ci.
Causes de la perle d'énergie. — Dans les meilleures conditions
possibles, d'après ce qui précède, le rendement en énergie peut
atteindre :
0,95 . 0,87 = 0,82
pour les charges et décharges complètes, ou
0,97 . 0,97 =: 0,94
dans le cas de charges et décharges successives très courtes. Encore
ces valeurs, pour être obtenues, demandent-elles des conditions toutes
particulières, ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus.
On connaît les causes de la perte en quantité; il convient de déter-
miner celles de la perte en énergie, qui se traduit par le coefficient
0,87 dans le premier cas et 0,97 dans le second.
La perte en chaleur due à la résistance intérieure est la cause prin-
cipale lorsqu'il s'agit de décharges et charges partielles successives
effectuées à densité de courant assez élevée, et c'est pour cette rai-
son que, comme on l'a vu d'après le tableau 122, le rendement en
RENDEMENT DE L'ACCUMUIJLTEUR AU PLOMB 369
énergie est, dans ces conditions, d'autant plus élevé que Ton s'ap-
proche de la concentration qui procure le minimum de résistance
intérieure. Si on considère, au contraire, les charges et décharges
complètes à faible intensité, on peut dire que la cause principale de
la perte d'énergie est due aux variations de la force électromotrice
pendant les périodes de charge et de décharge, par suite des varia-
tions de concentration de Tacide à Tintérieur des pores delà matière
active.
Si on appelle c^ la concentration moyenne correspondant à Tétat
de charge, et Cj celle de décharge, cette dernière perte d'énergie
correspond à la chaleur de dilution d'une quantité d'acide sulfu-
rique égale à la quantité active (proportionnelle au nombre d'ampères-
heures) passant de la concentration c^ à la concentration c^. Cette
quantité de chaleur est donnée par les formules de la page 127.
Les différences de concentration C| — c, sont, comme on l'a vu anté-
rieurement, d'autant plus faibles que la diffusion et les courants de
concentration sont plus actifs. L'effet de ces derniers est d'élever la
force électromotrice de décharge et d'abaisser celle de charge.
Si on considère que le travail exigé parla production et le maintien
de la différence de concentration c^ — c, est égal au travail maximum
qu'on peut récupérer en rétablissant l'égalité de concentration, on
peut exprimer, comme le fait Dolezalek *, la perte d'énergie s par :
en appelant i la somme des intensités des courants de concentration,
r la somme des résistances qu'ils ont à traverser et t le temps en
secondes.
La résistance r se compose de la résistance de l'acide renfermé
dans les pores delà substance active et de la résistance de celle-ci,
qui peut être négligée devant la première ; on peut donc prendre :
y étant un facteur caractéristique des pores, et k étant la conductibi-
lité moyenne de l'acide.
i. Éclairage électrique, t. XVII, p. 493.
24
370 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Il vient alors :
Quand le régime stationnaire est atteint, c'est-à-dire quand les
pertes ou gains de concentration font équilibre aux gains ou pertes
par le courant principal, comme les uns sont proportionnels à Fînten-
sité t, les autres à l'intensité I du courant principal, l'équilibre exige
que 1 soit proportionnel à I ; par suite,
. = cim.
C étant une constante. Cette formule exprime la perte d'énergie en
fonction de l'intensité, du temps, de la conductibilité de l'acide et de
la constitution physique de la matière active. Elle montre que cette
perte est minima (ce qui correspond au rendement maximum) quand
la résistivité de l'acide possède sa valeur la plus faible (environ
30 0/0 H>SO*).
Si on regarde en première approximation k comme indépendant
de I, on peut écrire :
6 = KIH,
ou plus généralement :
= K A^dt,
qui peut exprimer les pertes totales de Taccumulateur, celles dues
à l'effet Joule étant également proportionnelles à l^L
Dolezalek trouve pour K des valeurs concordantes lorsqu'on déter-
mine le rendement en énergie par expérience et qu'on applique l'équa-
tion précédente pour calculer K.
11 donne * comme preuve le tableau 1^5 suivant qui se rapporte à une
batterie Tudor et à une batterie Correns, d'après les expériences de
Berner, Conz, Peukert et Voiler pour la première, etGermershausen,
Heim, W. Kohirausch et Seifert pour la seconde.
1. Dolezalek, Dje Théorie des Bleiaccumulators^ p. 101.
RENDEMENT DE L'ACCUMULATEUR AU P1X)MB
TABLEAU 125
371
DURÉE
DE L'ESSAI
%y HEOREB
INTENSITÉ
MOYENNE
AMPinCS
ÉNERGIE
EN
WATTS-HEURES
K
RENDEMENT
EN ÉNERGIE
MESL'Ri CALCl'Li
BATTERIE TUDOR
Charge . . .
Décharge .
Charge . . .
5,4
4,5
5;5
134,3
152,7
139,6
1.670
1.320
1.800
0,0019
0,76
0,79
Charge . . .
Décharge .
Charge . . .
4,37
3,45
3,83
17b
195
179,3
1.830
1.280
1.600
0,0017
0,75
0,75
Décharge .
Charge . . .
Décharge .
2,0
2,38
2,0
311
292
302
1.130
1.720
1.110
■ 0,0015
0,65
0,61
BATTERIl
E C0RREN9
1
Charge . . .
Décharge .
Charge . . .
6,30
6,03
6,00
157
154,7
155
2.170
1.850
2.060
0,0009
0,87
0,88
Charge . . .
Décharge
Charge . . .
4,78
4,60
4,90
178,8
196,7
183,4
1.910
1.780
1.990
0,0005
0,91
0,86
Charge . . .
Décharge .
Charge . . .
2,63
2,70 .
2,43
309
316,5
318,0
1.570
1.950
1.500
■ 0,0008
0,78
0,77
Ces expériences tendent à prouver que la perte en énergie due aux
difTérences de concentrationestproportionnelle au carré deTintensilé,
en admettant que charges et décharges soient elTectuées à intensité
égale.
CHAPITRE XIII
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'AGCUMULATEUR AU PLOHB
Plaques empâtées. — Les empàtages employés dans la constitu-
tion des plaques genre Faure sont à base d'oxydes de plomb ou de
sels de plomb.
Parmi les oxydes, on emploie le plus généralement lo minium et
la litharge, ou un mélange de ces deux substances ; on emploie aussi
quelquefois le peroxyde de plomb'.
Ces oxydes, auxquels on demande des qualités plus ou moins
différentes tant au point de vue de leur constitution chimique que de
leur nature physique (on a vu notamment comment la porosité ou la
densité apparente influe sur la capacité), sont quelquefois mélangés
avec des substances solides inertes qui, solubles ou volatiles, peuvent
contribuer après élimination à augmenter la porosité de la matière
active.
Pour malaxer ces oxydes ou ces mélanges, on emploie principale-
ment Tacide sulfurique plus ou moins étendu, soit seul, soit encore
mélangé de liquides qui servent de liants et qui quelquefois aussi
participent aux réactions chimiques^.
Nous n'entrerons pas ici dans la description des très nombreuses
formules proposées pour la confection des liants, pas plus que nous
n'avons insisté sur les innombrables mélanges d'oxydes et de matières
1. Lorsqu'on utilise la matière qui forme les dépôts, on a un mélange de
peroxyde, de sulfate et d'oxyde inférieur.
2. Cest le cas, par exemple, d'une addition de glycérine, qui peut produire du
sulfoglycératc de plomb. Dans tous ces cas, d'ailleurs, la combinaison formée
est décomposable par un excès d'acide sulfurique, et il en résulte du sulfate de
plomb, tandis que la substance étrangère est éliminée, soit parévaporation, soit
par dissolution, soit par électrolyse pendant la charge de formation.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE I/ACCUMUIATEUR AU PLOMB 373
solides quelconques qui ont été brevetés ou employés; nous revien-
drons sur ces points dans la deuxième partie.
On peut dire que, quel que soit Tempàtage employé, c'est Tacide
suirurique qui en forme le plus généralement la base, et c'est grâce
à lui que la matière se cimente et durcit par suite de la formation du
sulfate de plomb dans la masse, 11 est très rare qu'il n'en soit pas
ainsi ; mais, même lorsque la prise de la matière empâtée s'est faite
sans formation de sulfate, lors du trempage dans l'électrolyte de
formation, le sulfate de plomb se produit. Finalement, l'action élec-
trolytique a toujours à s'exercer sur un mélange d'oxyde inférieur
de plomb et de sulfate de plomb, lorsque la pâte est à base de
lîtharge, ou de peroxyde, d'oxyde inférieur et de sulfate, quand la
pâte est à base de minium ou d'un mélange de minium et de litharge.
On sait en effet que l'action chimique de l'acide sulfurique sur le
minium se traduit par l'équation :
Pb^O» + 2H2S0* = Pb02 + 2PbS0* + 2H20.
La « formation » de ces mélanges, c'est-à-dire leur transformation
en peroxyde s'il s'agit de positives ou en plomb spongieux s'il
s'agit de négatives, consiste simplement en une charge dans l'acide
sulfurique étendu, la plaque étant mise comme anode dans le pre-
mier cas et comme cathode dans le second.
Cette charge doit être effectuée dans certaines conditions. L'acide
sulfurique doit être suffisamment étendu. Lorsqu'on charge dans
lacide trop concentré, la réduction et la peroxydation se font
bien au début ; mais dans la suite les couches profondes de matière
sont de plus en plus difficiles à atteindre, surtout à peroxyder.
Si on examine en effet ce qui se passe à la négative \ on sait que,
d'après la théorie osmotique, la tension tp qui règne à la cathode
s'exprime par (Voir p. 99) :
en appelant C^ la tension de dissolution du plomb spongieux pour
les ions Pb, et [Pb] la concentration des ions Pb dans la solution de
sulfate. Dans le cours de la réduction, la concentration de ces ions
1. Dolezalek, Die Théorie des Bleiaccumulators, p. 103.
374 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
tend à baisser, et c'est pour cette raison qu'on voit monter la tension
cathodique. Or il faut remarquer que, si celle-ci devient suffisamment
élevée, elle peut atteindre la tension qui correspond au dégagement
de rhydrogène sur une surface de plomb, tension %h dont la valeur
est :
eA = RT logoép p:;^^-
LhJ
A partir de ce moment, on ne sépare plus Pb, mais H, et ia réduc-
tion s'arrête ou tout au moins se ralentit. Pour éviter ce dégagement
d'hydrogène, il convient évidemment de rendre e/, aussi élevé que
possible, c'est-à-dire de faire la concentration des ions H aussi faible
que possible, ce qu'on réalise en prenant de l'acide étendu ou même
des dissolutions de sulfates alcalins (potassium, sodium, ou même
magnésium et aluminium).
Les mêmes phénomènes se passent à la positive avec les ions PbO^
et ici aussi on peut conclure qu'il y a intérêt à adopter l'acide étendu.
L'importance est même plus considérable ici, car la concentration
des ions PbO' est inversement proportionnelle à la quatrième puis-
sance de la concentration des ions H, d'après l'équation :
[Pbôî] = Constante jTÛ '
[hJ
Il faut éviter cependant de charger dans l'eau lorsque la matière
active ne renferme qu'une proportion trop faible de sulfate de plomb,
car, si l'électrolyte renferme trop peu d'acide sulfurique, il ne se pro-
duit pas de peroxyde de plomb, mais seulement l'hydrate inférieur,
dont une partie qui se dissout vient s'électrolyser sur la négative
pendant qu'une autre partie se détache en flocons volumineux qui
flottent dans le liquide, puis se déposent, dégradant ainsi la positive.
L'intensité doit être également faible, pour les mêmes raisons que
ci-dessus, car, à la négative, par exemple, une forte intensité produira
une électrolyse rapide des ions Pb voisins du conducteur.
11 en résultera une diminution de concentration de ces ions plus
rapide que dans le cas d'emploi de plus faible intensité, et on sait
qu'une telle diminution provoque une augmentation de la tension
cathodique, et, comme il a été expliqué ci-dessus, un dégagement
gazeux plus rapide. En général, on ne dépasse pas, pour la charge
ÉTUDE DE lA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 375
de formation, la densité de courant 0,25 à 0,50 ampère par décimètre
carré de surface apparente de plaque.
Pour que la formation se fasse dans de bonnes conditions, il faut
aussi que la matière empâtée soit de conductibilité suffisante, ce qui
a presque toujours lieu. Cependant, si la proportion de sulfate de
plomb est trop considérable et dépasse, par exemple, 90 0/0 S la. con-
ductibilité peut n'être pas suffisante, et la formation ne se fait que
progressivement du conducteur vers le milieu de la pastille, princi-
palement dans le cas de plaques à grands alvéoles. Le rendement de
formation devient très faible, la plus grande partie du courant étant
utilisée à Félectrolyse de Tacide sulfurique; on se trouve en outre
dans de mauvaises conditions au point de vue de Tadhérence du
peroxyde obtenu.
1*^ Actions chimiques pendant la formation, — Dans des expériences
que nous avons effectuées sur la formation, nous avons recherché
les variations progressives dans Tétat chimique de la matière active
entre le début et la fin de la charge de formation.
Pour la réduction, les résultats obtenus ont été exprimés par les
courbes de la figure 138. L'empâtage, à base de litharge et d'acide
sulfurique, avait, à Tétat sec, la composition :
PbO 81 0/0
PbSO* 18 »
Pb 1 »
la petite proportion de Pb métallique provenait de la litharge
employée, qui en renferme souvent un peu. De la masse de
matière active etde sa composition ondéduisaitlamassede Pbcontenu
et, d'après elle, le nombre théorique d'ampères-heures pour la réduc-
tion (on sait que 1 ampère-heure engage 3«f%86 Pb pour la transfor-
mation du degré d'oxydation PbO en Pb) ^. Il fallait ici théoriquement
140 ampères-heures pour la réduction, et la courbe théorique de la
variation du Pb est donnée par la droite tracée. L'analyse a montré
1. Pour les mélanges d'oxyde inrérieur etde sulfate dont la conductibilité parait
inférieure aux mélanges de peroxyde et de sulfate, celte valeur limite est souvent
beaucoup plus faible.
2. S'il s'agissait d'un mélange renfermant une certaine quantité de PbO-, il
faudrait compter seulement — ^ Pb par ampère-heure pour la proportion
de Pb à faire passer de l'état peroxyde à l'état plomb spongieux.
376
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
que la transformation se fait au début presque théoriquement; pen-
dant la deuxième moitié, la courbe s'écarte un peu de la courbe
théorique, et, après la charge théorique, le rendement en Pb atteint
83 0/0. A partir de 90 0/0 de Pb, la courbe s*écarte de plus en plus
et devient asymptotique à Thorizontale 100. A ce moment, presque
tout le courant est dépensé pour le dégagement d'hydrogène. On
204060 80100 200
Charge enAmp-heures
Fio. 138. — Variation de la composition chimique de la matière active négative
pendant la réduction.
remarquera ici que c'est l'oxyde, dont la proportion domine, qui dis-
paraît le premier, tandis que, fait curieux, la proportion de sulfate
croît jusqu'au double de sa valeur initiale, après quoi la réduction
du sulfate s'opère et a lieu plus rapidement que celle de l'oxyde,
qui reste toujours en plus grande proportion à la fin. L'augmenta-
tion de la proportion de sulfate au début, malgré l'électrolyse qui tend
à faire cheminer les ions SO^ vers la positive, provient sans nul
doute Je l'augmentation de porosité de la matière réduite et de
l'attaque chimique de l'oxyde par l'acide sulfurique de Télectrolyte.
C'est à la cent trente-septième heure, c'est-à-dire un peu avant le
ETUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
377
temps de charge théorique, que se produisait le dégagement d'hydro-
gène. La plaque essayée ici était d'un type à augets ; la réduction
était opérée dans de Tacide étendu (4® B.) et à une densité de courant
de 0,5 ampère par décimètre carré de surface apparente; le plomb
spongieux obtenu avait comme densité apparente d = 5,58,
Une plaque du même type était étudiée au point de vue de la for^
mation en positive, c'est-à-dire de la peroxydation. La plaque était
empâtée à Taide d'un mélange de peroxyde, oxyde et sulfate de
plomb (provenant des chutes de matière active de plaques positives
en fonctionnement) malaxés avec de l'acide sulfurique concentré.
Après séchage, la composition de la matière était :
PbO> 19 0/0
PbSO< 73 »
PbO 8 »
Pour la peroxydation, la plaque était chargée comme positive à la
100
S 80
ZO 40 60 80100
200 300
Charge en Amp-heures
400
500
Fio. 139. — Variation de la composition chimique de la matière active positive
pendant la peroxydation.
densité de courant 0,5 ampère par décimètre carré dans une solution
étendue (5* B.) d'acide sulfurique. Pour le calcul du nombre d'ampères-
378 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
heures exigés Ihéoriquemenl pour la peroxydation, il sufnsait d'éva^
luer la quantité de Pb renfermée dans le sulfate et dans Toxyde infé^
rieur et de diviser cette quantité en grammes par 3,86, qui représente
le nombre de grammes engagé par ampère-heure.
La figure 139 exprime le résultat des observations; comme on le
voit, la première moitié de la peroxydation se fait ici sensiblement
d'après la théorie; Técart augmente ensuite et, après le temps
théorique, le rendement atteint 81 0/0 en PbO', rendement un peu
plus faible que pour la réduction. Mais, alors que la réduction permet
d'atteindre une valeur très voisine de 100 0/0, il parait difficile de
dépasser 90 0/0 de teneur en peroxyde à la première charge de for-
mation. Les courbes montrent que, si la peroxydation du sulfate se
fait presque totalement, Toxyde inférieur est beaucoup plus difficile
à peroxyder complètement, et la teneur de 8 0/0 PbO au début se
maintient sensiblement constante jusqu'à la fin de Fessai.
Dans deux autres expériences, des quadrillages semblables étaient
empâtés de la même façon, àTaided^un mélange de minium et d'acide
sulfurique. La composition de la matière sèche était :
PbO» 23 0/0
PbSC 20 ..
PbO 57 >)
La peroxydation avait lieu à la densité de courant 0,5 ampère par
décimètre carré de surface apparente; mais tandis que, dans un cas
(fig, 140), elle était effectuée dans une solution étendue (5® B.) d'acide
sulfurique, dans l'autre cas [fig. 141) on faisait usage d'une solution
concentrée (à 29^ B.).
La figure 110 montre que la courbe PbO* s'écarte un peu plus de
la courbe théorique que dans le cas comparable précédent. Comme
la peroxydation porte ici en premier lieu sur PbO, on peut en con-
clure que celui-ci se peroxyde avec un rendement moins élevé que
le sulfate; il doit d'ailleurs, comme on va le voir, se transformer en
sulfate avant d'être peroxyde (ou réduit à la négative).
Aprèsle temps théorique, le rendement en PbO^ est environ 760/0 ;
en continuant, on trouve que, même après une charge triple de la
charge théorique, la proportion de PbO^ n'atteint que 89 0/0, tandis
que la proportion d'oxyde reste presque constante à 9 0/0.
La figure 141, relative à la charge dans acide concentré, montre
que le rendement est ici bien inférieur au rendement précédent,
parce que la tension anodique, dans l'acide concentré, est plus voî-
ÉTUDE DE Ul FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
379
sine de celle qui correspond au dégagement d'oxygène, que dans
Tacide étendu. Après le temps de charge théorique, la proportion
de PbO' n'est que de 68 0/0 et, à partir de ce moment, cette pro-
portion ne croît plus que très lentement, la plus grande partie du
courant étant utilisée pour le dégagement d'oxygène. Une charge
2040 60 80100 ZOO
Charge en Amp-heures
300
FiG. 140. — Variation de la composition chimique de la matière
active positive pendant la peroxydation.
égale à 3 fois la charge théorique ne donne encore que 78 0/OdePbO^.
Le sulfate se peroxyde beaucoup plus lentement que dans le cas pré-
cédent. Quant à Toxyde, il paraît rester sensiblement constant à
13 à 12 0/0, valeur plus élevée que dans Tacide faible.
On remarquera que, dans les deux cas précédents, mais surtout
avec Vacide plus concentré, la proportion de sulfate augmente au
début; une partie de Toxyde se transforme par conséquent en sulfate
par action purement chimique de Tacide sulfurique (puisqu'on atteint
le rendement théorique pendant cette première partie), pendant que
l'autre se peroxyde. Peut-être même, ce qui nous semble plus prO"
380
LES ACCUMUIJV.TEURS ÉLECTRIQUES
bable, et le plus en accord avec les nouvelles théories, tout Toxyde
doit-il se transformer d'abord en sulfate avant de se peroxyder; la
variation de la proportion de sulfate représente alors, dans chaque
cas, la différence entre le sulfate produit par action chimique de
Tacide sulfurique sur Toxyde et le sulfate peroxyde par le courant,
70 40 60 80100 200
Charge en Amp-heures
300
FiG. 141. — Variation de la compositioD chimique de la matière active positive
pendant la peroxydation.
Taction chimique étant aidée par la libération, au sein même de la
matière, de Tacide sulfurique provenant du sulfate peroxyde. Il doit
en être ainsi si on admet que, d'après la théorie de Le Blanc, c est le
sulfate de plomb qui émet les ions Pb, que la charge transforme en
++++
ions tétravalents Pb, lesquels réagissent sur Teau et forment du
peroxyde, dès que leur concentration atteint la valeur correspondant
à la solubilité du peroxyde.
L'augmentation de la proportion de sulfate pendant la réduction
(Voir fig, 138) peut être expliquée d'une façon semblable, et on peut
++
admettre aussi que Toxyde se sulfate avant de se réduire, les ions Pb
ETUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
381
étant émis par le sulfate de plomb ; ces ions perdent ensuite leur
charge en passant à Fétat de plomb métallique.
2* Variations de la tension pendant la formation, — a) Plaques posi-
tives. — A côté des variations qui se produisent dans Tétat chimique
pendant la formation, il est intéressant d'étudier la variation de la
tension cathodique ou anodique de Télectrode en formation. C'est ce
que nous avons fait en nous servant de Félectrode supplémentaire en
plomb spongieux.
Nous avons réuni, dans la figure i4â, trois cas particuliers de
peroxy dation.
Î.30. 1
m
m
"S 1.90
\ ^^"''^
*^ ^1
m
^/\ ^^tS;
S-
: a>
s;
1 3
5:
o:
a>:
S»)
1:3
.ci
S
\^
«:
: «
cri'
jb'
^!
o:
iS:
1 w
03:
0»:
: «3
♦J-
•o.
:"o
El
«:
i^
~*i
E:
i.E
1
i
:
J r—
80
0 4 8 12 16 20 40 60
Terr.ps en heures
FiG. 142. — Variation de la tension anodique pendant la perox^'dation
100
La courbe I se rapporte à une plaque à grille empâtée à base de
minium ; la composition de Tempâlage était la suivante :
PbSO» iiJO 0/0
PbOa 22,70 »
PbO 65,60 >)
la force électromotrice anodique initiale (prise avec négative témoin)
était égale à + 0,03 volt. La peroxydation était effectuée dans un
acide de concentration 3^ B. et à une densité de courant de 0,19 ampère
382 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
par décimètre carré de surface apparente. Au début, la tension ano-
dique atteint la valeur élevée 2,315 volts, explicable par la grande
résistance intérieure de la matière. Il se produit ensuite une baisse
rapide qui conduit, après une oscillation, à une partie presque hori-
zontale, partie pendant laquelle la concentration de Tacide sulfurique
dans les pores de la matière doit rester sensiblement constante,
grâce à la teneur élevée en oxyde qui absorbe l'excès d'acide sulfu-
rique en se sulfatant. Cette période correspond à celle qu'indique
l'analyse chimique et pendant laquelle il y a légère augmentation de
la proportion de sulfate, malgré la peroxydation de celui-ci. I-a
quantité d'oxyde ayant alors très fortement diminué, la concentration
de l'acide dans les pores augmente progressivement, et la courbe de
tension anodique marque une élévation correspondante jusqu'à un
maximum qui correspond à la décharge des ions SO^ avec déga-
gement d'oxygène. Ce maximum suit, comme on le voit, d'assez
près la limite de charge théorique (soixante heures).
Dans la courbe II, la plaque, d'un type à augets, est empâtée très
différemment. La matière active sèche, à base de peroxyde provenant
des plaques usagées, a comme composition :
PbSO* 53 0/0
Pb02 37 »
PbO 10 »
La peroxydation a lieu dans un acide étendu (S'^B.), et à la densité
de courant 0,22 ampère par décimètre carré de surface apparente.
La force électromotrice anodique initiale, -|- 1,66 volt, est très élevée,
par suite de la forte proportion de peroxyde et de la quantité très
petite d'oxyde inférieur. La surélévation de tension a nodique au début
est très faible, par suite d'une résistance intérieure delà matière bien
moindre que dans le cas précédent. La courbe monte d'une façon
constante, et il n*y a pas de partie droite, parce que l'oxyde inférieur
est en très faible proportion et que la peroxydation du sulfate libère
immédiatement de l'acide sulfurique, ce qui fait augmenter la con-
centration dans les pores de la matière.
Ici aussi le rendement de formation est élevé, et la tension cons-
tante correspondant au dégagement d'oxygène suit de près la limite
théorique (trente heures) de peroxydation. On remarquera que cette
tension finale est plus élevée que dans le cas précédent, ce qui tient
à ce que, pour la même surface, la quantité de matière active, beau-
coup plus faible dans ce dernier cas (par suite de la différence de
ÉTUDE DE IJl FORMATION DE LACCL'MUIJ^TEUR AU PLOMB 383
nalure des supports), donne pour celle-ci une intensité spécifique du
courant plus élevée.
La courbe II 1 se rapporte à une plaque semblable à la précédente,
mais dont Tempâtage avait la composition suivante, à Tétat sec:
PbSO» 50 0/0
PbO 50 »
La force électromotrice initiale est + 0,47 volt. La peroxydation
est efTectuée àla densité de courant 0,22 ampère par décimètre carré
de surface apparente et dans un acide de concentration 3*^6. Quoique
la proportion de sulfate soit à peu près la même que dans le cas pré-
cédent, la résistance intérieure, par suite de Tabsence de peroxyde,
est beaucoup plus élevée et la tension initiale également. L'oxygène
se dégage dès le début de la charge, et ce dégagement continue
jusqu'à la fin de la peroxydation. La tension reste presque constante
pendant tout Tessai ; vers la fin, une petite élévation se produit à un
point plus éloigné que précédemment de la limite de charge théo-
rique (soixante-trois heures). La formation est réalisée ici dans de
très mauvaises conditions, et elle est accompagnée en outre d'une
chute assez abondante de matière active ^
Dans un certain nombre de cas, le problème se pose d'effectuer la
peroxydation du plomb spongieux. C'est ce qui arrive, par exemple,
lorsque la matière active est produite par unsel de plomb empâté ou
fondu, réduit ensuite par le zinc. La variation de tension anodique
est alors toute différente de celle des cas ci-dessus.
Nous avons étudié celle-ci, en partant d'une plaque à pastilles
parfaitement réduite en plomb spongieux et en la chargeant en posi-
tive à une densité de courant de 0,087 ampère par décimètre carré
de surface apparente. Comme le montre la courbe de la figure 143, la
formation se fait en deux phases bien distinctes : la première, pen-
dant laquelle la tension anodique est excessivement faible, est iden-
tique à la courbe de décharge d'une négative; elle correspond à la
transformation du plomb spongieux en sulfate de plomb ^.
i. 11 est à remarquer que la réduction d'une plaque identique s'est faite dans
de bonnes conditions et avec un rendement élevé.
2. Avec les plaques étudiées Ici, cette première phase se rapportait h. uoe
quantité d'électricité de 211 ampères-heures à lintensité 2 ampères. Or, en cal-
culant le nombre théorique d'ampères-heures d'après la masse de matière active,
384
LES ACCUMULATEURS ÉI^CTRIQUES
A la fin de cette première phase, se produit une très brusque élé*
vation de la tension anodique, qui passe par un maximum, d'où elle
redescend très rapidement pour croître ensuite très lentement au fur
et à mesure de la peroxydation du sulfate de plomb, et jusqu*au
2.50
t30
2.20
2.10
2 00]
1.90
180
I.SO
USO
0«0
030
0.20
010
Si
c:
o-
gii
I-
Si -s
.1*
E!
I
O ri
8!
0 10 ?0 30 40 SO 60 70 80 90100
1&0
200
2S0
300
3S0
Fio. 143. — Variation de la tension anodique pendant la peroxydation
du plomb spongieux.
dégagement gazeux. Cette deuxième partie, qui se rapproche sensi-
blement de la formation des empâtages ordinaires, en diffère un peu
cependant par la présence d'une certaine proportion de plomb spon-
gieux existant encore au moment où le sulfate de plomb s'est déjà
peroxyde. Ce plomb spongieux ne se peroxyde pas directement et
doit avant cela passer, lui aussi, à Tétat de sulfate de plomb. Cette
sulfatation ne peut se produire, comme dans le cas de Toxyde infé-
rieur, par action chimique directe de Tacide sulfurique libéré dans les
on trouvait 314 ampères-heures. On déduit ainsi, pour le coe fftcient d'utilisation,
la valeur :
211
11=0.672.
D'autre part, en évaluant, d'après la variation de densité du liquide et le volume
de celui-ci, la quantité d'acide sulfurique engagé, on obtient 1*',72 par ampère-
heure, chiffre très voisin du chiffre théorique (is',82 par ampère-heure) corres-
pondant à la sulfatation d'une seule électrode, l'autre étant une négative à l'étal
fin de charge. On peut dire par conséquent que, pendant cette période, 61 0/0 du
plomb spongieux a été transformé en sulfate de plomb.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
385
pores de la matière active. lia transformation du plomb spongieux
restant, en sulfate de plomb, se fait principalement par action locale
avec le peroxyde déjà formé ^ C'est pour cette raison que le ren-
dement de cette deuxième partie est augmenté lorsqu'on sectionne la
charge par des intervalles de repos, et c'est parce que Faction locale
se produit pendant ces intervalles que la tension anodique part, à
050.
0,40,
0.30
0,20
0,10.
48
0 3 G 9 1Z Z4 3G
Temps en heures
Fio. 144. — Variation de la tension anodique pendant une première décharge.
chaque nouvelle fermeture du courant, d'une valeur très basse, d'où
elle remonte peu à peu.
Il est d'ailleurs difficile d'arriver à la peroxydation complète par
une charge unique, et, même lorsqu'on a dépassé notablement la
limite de peroxydation théorique, et que la tension anodique est cons-
1. G^est à cette action locale quMl faut attribuer l'écbauffement quelquefois très
intense qui se produit dans certains cas sur les plaques qui, après sortie du
bain de formation, renferment, malgré leur apparence peroxydée superficielle-
ment, une proportion encore notable de plomb spongieux.
23
38*3 LES ACCUMUIATEIRS ÉLECTRIQUES
tante, Télectrolyse opérant presque exclusivement le dégagement
d*oxygène, la plaque ne présente souvent la teinte brune qu'à la sur-
face, les parties intérieures étant encore de couleur grisâtre.
Quelques décharges, avec application d'un faible rendement en
ampères-heures, suffisent alors pour amener la matière à Tétat de
peroxydation totale.
Il nous est arrivé de constater une allure très curieuse de la
courbe de première décharge après une telle formation. La plaque
étudiée était une plaque à grande surface, et la peroxydation du
plomb spongieux en peroxyde donnait une courbe de même allure
que la précédente. Après assez longue prolongation de la charge, la
plaque ne paraissait pas peroxydée et possédait une teinte grise. Une
décharge faite à ce moment à 0,108 ampère par décimètre carré de
surface apparente donnait les résultats exprimés par la figure 144.
La première partie, jusqu'au crochet (1,90 volt), donnait seulement
i,56 ampère-heure par décimètre carré. En poussant la décharge à
intensité constante, au lieu d'obtenir, comme dans le cas d'une plaque
positive normale, une courbe descendant brusquement pour passer
aux valeurs négatives, vers 0,20 volt la courbe se redressait, et une
deuxième période stable de décharge se produisait. Plus longue que
la première, cette période correspondait à une force éleclromotrice
de 0,24 volt au début et baissant lentement jusque vers 0. 11 est
probable que pendant cette période, il y avait simple sulfatation de
Toxyde inférieur de plomb. La charge suivante convertissait d'ailleurs
entièrement en peroxyde la matière active, et une deuxième décharge
ne présentait plus l'anomalie précédente et donnait la capacité spéci-
fique normale de 3,6 ampères-heures au régime de 0,217 ampère par
décimètre carré de surface apparente.
b) Plaques NÉGATIVES. — Lorsqu'on étudie la variation de la tension
cathodique d'une plaque empâtée, en réduction, on trouve toujours,
quelle que soit la composition de Tempâtage, à base de minium ou de
lîtharge, que la tension, au début, atteint une valeur très élevée dans
le sens négatif, phénomène qui, comme dans le cas de la positive,
peut être attribué à une grande résistance intérieure initiale. La
tension baisse ensuite, toujours dans le même sens, et garde une
valeur très sensiblement constante pendant la plus grande partie de
la réduction. Vers la fin, un peu après la limite théorique, se pro-
duit une élévation très rapide de la tension, qui correspond alors à
celle du dégagement d'hydrogène.
C'est ce qu'indique la figure 145, qui se rapporte à une plaque
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 387
à grille mince dont Tempâtage avait, à Tétat sec, la composition sui-
vante :
PbSO« 4,40 0/0
Pb02 30,65 »
PbO 62,30 ».
La force électromotrice initiale était égale à + 0,29 volt. La
réduction était opérée dans un acide de faible densité (3** B.), et à
Temps en jours
123456789 10 11 12131415 16171819 20 21 22
0.10.
0.20,
0^0,
FiG. 143. — VariatioQ de la tension cathodique pendant la réduction.
la densité de courant excessivement faible 0,0655 ampère par déci-
mètre carré de surface apparente. Pour les densités de courant
généralement adoptées et comprises entre 0,2 et 0,5 ampère par
décimètre carré, Tallure est exactement la même; mais les diffé-
rentes valeurs des tensions sont un peu plus élevées.
La partie principale de la courbe, beaucoup plus constante que
pour la peroxydation, doit être attribuée à ce fait que la concentration
de Tacide dans les pores de la matière active doit être ici sensi-
blement constante et n'augmente pas comme dans la positive, où
Télectrolyse amène constamment les ions SO*.
Lorsqu'on adopte des densités de courant de charge de plus en
plus grandes, la tension initiale cathodique peut atteindre des valeurs
388
LES ACCUMULATEURS ÉI-ECTRIQUES
très élevées et voisines de i volt, comme le montrent les courbes
de la figure 146, qui se rapportent à deux plaques de même compo-
sition que la précédente, mais réduites aux densités de courant
0,87 (I) et 1,74 (II) ampère par décimètre carré de surface apparente.
Ici, la partie droite se rétrécit de plus en plus et, pour la plaque II
Terr
ips en heures
2 4 6 6 10 12 14161820 2224 2628303234 363840
0
.
.
...
-0.10
;
V i
H
•Si
O:
«-0,20
09 :
5^
f-o.3a
n
-si-
09
i F
■5 -0.40
/^"^t-
—-^
^
/ /\
^i
\ «i
1-0.50
//
\ji
N. J-
-S -0.60.
//
^TN
\ X^^
I
i -0.70
•03
H
II
5-031
-0.90,
-1,001
FiG. 146. — Variation de la tension cathodique
pendant la réduction.*
même, il n'y a plus, pour ainsi dire, de partie constante; la courbe
passe simplement par un minimum entre la tension initiale élevée
et celle correspondant au dégagement d'hydrogène. Cette dernière
se produit de plus en plus lentement avec les densités croissantes, en
même temps que la limite de charge théorique s'éloigne (courbe H)
du point où tout le courant est utilisé au dégagement de Thydro-
gène.
On a quelquefois à opérer la réduction de plaques peroxydées ;
c'est notamment le cas des plaques à grande surface obtenues par
formation électrochimique. Après cette formation, on obtient en
ÉTUDE DE IJl FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
389
effet une plaque recouverte d'une couche de peroxyde de plomb; si
on veut en faire une plaque négative, il faut alors la réduire. Comme
CD
E
C
4)
eu
il
.2 «
^ O
-S.
es
'a
>
1
o
CM*
r-' O O O O O d o' o' o
S)|0A.u3' |ai)ua;od dp aousjajjiQ ' ' '
le montre la figure 147, la réduction parle courant donne lieu à deux
phases distinctes : la première, qui correspond à la réduction et à la
sulfatation du peroxyde, donne la même allure qu'une positive en
390 LES ACCUMUIATEURS ÉI^CTRIQUES
décharge. A la fin de celte première partie, la tension, mesurée ici
avec électrode supplémentaire en plomb spongieux, baisse brus-
quement, puis s'inverse et atteint dans le sens négatif une valeur
élevée, pour les mêmes raisons que précédemment, d'où elle redescend
rapidement pour arriver à la valeur sensiblement constante qui
caractérise la deuxième phase. Après celle-ci survient enfin l'élé-
vation rapide due au dégagement d'hydrogène.
La plaque étudiée ici était une plaque à grande surface qui avait
été formée au nitrate, et dont la réduction était opérée dans Tacide
faible (3 à A^ B.), avec une densité de courant de 0,108 ampère par
décimètre carré de surface apparente.
Il est à remarquer que pendant la première phase lout le peroxyde
ne s'est pas transformé en sulfate et qu'une partie seulement a subi
cette transformation, celle-ci se continuant alors pendant la deuxième
phase, celle de réduction proprement dite.
La sulfatation du peroxyde restant, puis sa réduction se font d'ail-
leurs, pendant cette période, plus facilement que la sulfatation et la
peroxydation du plomb spongieux pendant la période correspondante
de la courbe de peroxydation, et ceci pour un même type de
plaque.
3** Formation des plaques dont la matière active est à base d'un sel
de plomb, — Dans certaines plaques, la matière active,- au lieu d'être
constituée à l'aide des différents oxydes de plomb, est obtenue soit
par empâtage, soit par fusion de certains sels de plomb, comme le
chlorure, le sulfate, etc. Pour le sulfate de plomb, la peroxydation
s'effectue, ainsi qu'on vient .de le voir, directement par le courant.
Il .n'en est pas ainsi pour les sels comme le chlorure. Celui-ci,donl
la solubilité est notable, ne se peroxyderait pas en le chargeant
comme anode. Il se produirait simplement un abondant dégagement
de chlore, tandis que les ions Pb viendraient se décharger sur la
cathode, où ils précipiteraient du plomb métallique.
La formation consiste dans ce cas en une réduction du sel en
plomb spongieux. La réduction du chlorure de plomb peut être
effectuée, comme le fait la Société pour le travail électrique des
métaux, en mettant les plaques à réduire en contact avec des lames
de zinc. Il se produit alors un véritable couple fonctionnant en
court-circuit ; la force électromotrice de ce couple, variable avec la
concentration de TélGclrolyte (ordinairement chlorure de zinc)
employé, est voisine de 0,5 volt. Pendant ce fonctionnement, le
chlorure de plomb agit comme dépolarisant et se réduit en plomb
ÉTUDE DE lA FORMATION DE L'ACCrMriATKrU AU PLOMB 3^1
spongieux, tandis que la calhode en zinc passe à Tétat de chlorure
de zinc, qui se dissout.
La négative ainsi réduite en plomb spongieux doit ôtre évidem-
ment lavée très soigneusement pour être débarrassée de toute trace
de zinc et de chlore,etelle représente à cet état une négative parfaite
d'accumulateur, alors même qu'elle n'a reçu aucune charge.
Pour obtenir la plaque positive quand on emploie ce procédé par
ticulier, on doit peroxyder la négative, ainsi qu'il a 'été décrit précé
demment.
Dans les plaques A.-J. Marquand *, le plomb de la plaque est par-
tiellement transformé en sulfure de plomb par fusion en présence
de soufre.
Après fabriration des plaques, par coulée ou estampage, celles-ci sont
recouvertes, sur les parties que Ton veut préserver de l'action du soufre,
d'une poudre d'un émail fondant à une température un peu plus élevée
que le plomb. On fond cette poudre au chalumeau oxhydrique assez rapi-
demeut pour que le plomb sous-jacent n'ait pas le temps de s'échauffer
suttisamment pour atteindre la fusion. L'émail employé est composé de
4,90/0 de fluorure de calcium, 45,60/0 de feldspath, 25,30/0 de silicate de
sodium, 4,90/0 dp silice et 19,30/0 de sulfate de baryum.
Après remaillage, les parties destinées à former la matière active sont
saupoudrées de soufre en quantité correspondante à la capacité que l'on
veut obtenir (environ 2 grammes par ampère-heure), puis les plaques so|it
portées dans un moule que Ton chaufle pendant une heure environ à la
température de fusion du plomb. A leur sortie, elles peuvent être con-
sidérées comme empâtées de sulfure de plomb.
Les plaques, après refroidissement, sont disposées comme cathodes dans
l'acide sulfurique dilué additionné d'acides thioniques. Le plomb spon-
gieux obtenu est soumis à la compression.
4* Autres procédés de formation. — Dans certains cas, on a proposé
de remplir les alvéoles de la plaque d'un alliage de plomb et d'un
métal facilement attaquable. 11 suffit d'éliminer ce dernier pour
obtenir du plomb spongieux.
C'est ainsi que J. Walter ^ coule dans les alvéoles du quadrillage
un alliage de plomb et de sodium, ou potassium, magnésium, cal-
cium, strontium, baryum, aluminium, manganèse, chrome.
Nézebeau garnit les alvéoles d'un amalgame de plomb renfermant
2 parties de plomb pour 1 de mercure. Il trempe ensuite la plaque
dans l'acide sulfurique dilué.
1. Brevet anglais 7027, déposé le 17 mars 1897, délivré le 5 mars 1898.
1. Zeitschr.f. Elektrockemie, t. III, p. 449.
392
LES ACCUMUIATKURS ÉLECTRIQUES
5* Sur le dégagement gazeux pendant la formation. — Gladstone
et Tribe* ont déterminé, dans leurs travaux, les quantités de gaz,
hydrogène ou oxygène, dégagées pendant la formation de plaques
empâtées. Ils prenaient pour cela des lames de plomb identiques,
recouvertes d'une certaine quantité de minium, et ils chargeaient
en notant les quantités de gaz dégagé pendant chaque heure. Les
résultats obtenus par eux sont donnés dans le tableau 126.
TABLEAU 126
HYDROGÈNE
OXYGÈNE 1
MOMENT
1
de l'expérience
DLOAGé
ABSORBA
DÉGAGÉ
ABBORBi
heures
cent.cDbes
cent, cubes
cent, cubes
cent, cubes
1
0
312
0
156
2
0
318
18
141
3
0
306
48
105
4
0
300
66
84
5
0
300
72
78
6
2
313
90
67
7
5
295
87
63
8
3
312
96
61
9
6
303
93
61
10
21
297
99
60
11
37
273
99
56
12
101
220
105
56
13
150
158
105
49
14
195
132
105
58
15
210
92
100
51
16
228
90
106
53
17
225
85
100
55
18
270
66
108
60
19
264
51
108
49
20
270
50
111
49
21
273
43
114
44
22
270
30
114
36
23
276
30
114
39
24
297
21
123
36
25
309
9
126
33
26
270
18
120
24
27
300
18
132
27
28
309
11
138
22
29
321
15
141
27
30
318
15
147
19
31
300
6
135
18
5.230
4.489
3.120
1.737
Quoique ni la densité de courant ni la concentration d'acide ne
1. Lumière électrique, t. VI, p. 331.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE I/ACCUMULATEUR AU PLOMB
393
Boient données ici, on voit que la réduction se fait avec un meilleur
rendement que la peroxy dation. Pour celle-ci, notamment, les der-
nières parties de Fempâtage ne sont peroxydées que très lentement ;
aussi la proportion d'oxygène absorbé est-elle assez élevée et tou-
jours plus grande que celle de Thydrogène. Il est probable d'ailleurs
que la densité de courant devait être ici assez élevée. Les auteurs
attribuent, d'autre part, l'absorption lente, mais continue, d'oxygène,
longtemps après que la quantité théorique a été absorbée, en partie
à l'oxydation de la lame de plomb, et surtout à l'action locale entre
la matière et son support.
Dans d'autres expériences, Gladstone et Tribc ont montré l'im-
portance de la densité du courant sur le dégagement d'oxygène.
C'est ce qu'indique le tableau 127.
TABLEAU 127
INTENSITÉ
QUANTITÉ
d'oxygène
BVXAOASl.Ni
TEMPS
nécessaire
A l'absorption
PERTE
d'oxygène
ampères
cent, cubes
heures
cent, cubes
2
i
0,5
300
300
300
J,5
2
3,8
174
18
15
2
1
0,5
600
600
600
4,1
5,5
7,6 •
617
249
47
2
1
0,5
1000
1000
1000
i2,2
13,9
16
3081
- 900
400
Les lames étaient capables d'absorber 1200 centimètres cubes
d'oxygène.
La perte d'oxygène augmente, comme on le voit, considérable-
ment avec l'intensité. Le rendement de formation doit donc dimi-
nuer avec les intensités élevées, ce que nous avons vu d'ailleurs
d'autre part.
6* Formation des quadrillages dans les plaques empalées, — Le
plomb antimonieux se peroxyde, par le courant, beaucoup plus diffici-
lement que le plomb doux ; c'est pour cette raison qu'il est employé
394
I.KS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
dans la fabrication des quadrillages des plaques type Faure*. Ne
s'attaquantque plus lentement que le plomb doux, le plomb antimo-
nieux procure au quadrillage une durée plus longue et le met mieux
à Tabri des déformations; ses qualités physiques contribuent d'ail-
I eurs à donner à la plaque une plus grande solidité mécanique. Les
proportions d'antimoine employées en pratique varient entre 5 et
60 «C
M 2"
,m
*50|5
.
*
S §
/
1 v2
/
S<0|4
m /
.11
S E
.*
» •«■
.*' •• 1
-o c
1
"^zoh
/.^^^^^"^^
iS.
h **
& 5
^4
/ >y;' •'
^n
« •¥
^^^^
1 1
\,«
r f
\y^
^
,.''* .-•"'
•4» O
S 10 5 1
/^^
^- ■■" ....••::<'-^'
-O o.
//^
\^.--''oeç5>V;::- ■•-•''
î 1
J^
....;:;■ >V'---"-oiç«^
^ --*••**"
200 250 300
Nombre de Décharges
350
400
4SQ
Fio. H8.
Courbes de variation de capacité et de dépôt de matière active
en fonction du nombre de décharges.
10 0/0; au-dessus de cette dernière valeur, le métal obtenu devient
trop cassant.
En faible proportion, Tantimoine parait jouer un rôle plutôt nui-
sible, ainsi qu'il résulte des expériences suivantes. On a, à cet
effet, soumis à la formation Planté trois plaques semblables ^, mais
coulées avec des alliages de composition différente :
I était coulée en plomb doux ;
1. L'alliage plomb-antimoine a été préconisé par Sellon, c'est le plus employé
en pratique. Cependant d'autres alliages ont été employés dans le même but,
tels que plomb-antimoine-mercure (Julien) et plomb-cadmium (L. James).
2. Ces plaques étaient du type à augets et ne portaient pas d'àme au milieu.
La surface totale active de plomb atteignait 28 décimètres carrés.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 395
H était coulée en plomb antimonieux renfermant 0,55 0/0 de Sb.
III était coulée en plomb antimonieux renfermant 0,94 0/0 de Sb.
Ces trois plaques étaient placées dans les mômes conditions de
charges et de décharges successives, et on déterminait sur elles la
variation de capacité en fonction du nombre de décharges, ainsi que
Tattaque.
Les courbes de la figure 148 expriment les résultats obtenus ; elles
montrent que, pour ces faibles proportions d'antimoine, Tattaque est
d'autant plus rapide qu'il y a davantage d'antimoine. Ce fait est
démontré non seulement par la masse de matière déposée, mais
encore parTaspect même des plaques, III étant beaucoup plus dé-
formée et ayant ses augets beaucoup plus rongés que II, et 1 pré-
sentant le moins de déformation et d'attaque, à la fin des essais*.
Comme, d'autre part, les courbes montrent que la capacité varie
en raison inverse de l'attaque, il faut en conclure que la quantité
active de peroxyde est toujours plus faible sur III et II que sur I, et
comme, d'autre part, la quantité totale formée est plus grande sur
les deux plaques à antimoine, que le peroxyde est moins adhérent
sarcelles-ci.
Plaques à grande surface. — La formation la plus généralement
.adoptée dans ce cas consiste à produire la matière active aux dépens
du plomb doux dont est composée la plaque, une partie de ce plomb
doux étant transformée soit en peroxyde, soit en plomb spongieux,
pendant que la partie restante sert de support et de conducteur.
C'est ce qu'on appelle la formation autogène, par çpposition avec la
formation dite hétérogène des plaques empâtées.
Pour arriver à cette formation, on peut employer trois procédés
diiTérents : 1** la formation Planté, dans laquelle la plaque est sou-
mise à des périodes successives de charge et de décharge, avec ren-
versement de sens de temps en temps ; 2° la formation électrochi-
mique, qui ne nécessite qu'une charge dans un sens pour arriver à
une peroxydation suffisamment profonde du plomb doux actif;
3° la formation après traitement chimique : ici on attaque chimique-
ment le plomb doux par une substance appropriée, de façon à oble-
1. La densité de courant, égale en charge et en décharge, était de 0,H3anipère
par décimètre carré de surface apparente, pour les 50 premières décharges;
0,227 ampère pardécimèlre carré, delà 50- à la 125'; et 0,453 ampère par
décimètre carré ensuite. La concentration de l'acide, 12» B., pendant les 50
premières décharges, était ensuite portée à 25° B.
396 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
nir une couche superficielle, soit d'un oxyde, soit d'un sel de plomb,
qu'il ne reste plus qu'à former, comme on le fait pour les plaques
empâtées.
Quoique la formation autogène soit la plus employée, il existe
cependant des procédés de formation hétérogène des plaques à
grande surface. Il ne peut pas s'agir évidemment de recouvrir d'un
empàtage des surfaces aussi multipliées, la couche de matière active
devant être excessivement mince, uniforme et adhérente ; mais il est
un procédé simple, qui permet de recouvrir sans les attaquer les
surfaces de plomb doux d'une couche d'épaisseur voulue soit de
peroxyde, soit de plomb spongieux, soit d'un oxyde ou d'un sel
quelconque de plomb : c'est d'électrolyser une solution d'un sel de
plomb convenablement choisi.
1** Formation Planté, — ^ l!.tudiant la formation de ses couples secon-
daires. Planté trouva qu'à la première charge le dégagement d'oxy-
gène a lieu presque immédiatement sur la positive, qui se recouvre
d'une couche très mince de peroxyde,
A la négative, l'hydrogène apparaît également très rapidementaprès
avoir réduit la couche mince d'oxyde dont le plomb se recouvre à
l'air.
Le courant secondaire qu'on obtient alors est de très faible durée.
Planté trouva même que, si on laisse se reposer quelque temps le
couple avant de le décharger, on n'obtient plus de courant secon-
daire, ce qui provient d'une action locale entre le peroxyde et le
métal sous-jacent.
Planté constata ensuite que si, après avoir fermé le circuit se-
condaire jusqu'à son anéantissement, on charge une seconde fois
l'appareil, les conditions ne sont plus les mômes qu'au début. A la
négative, par exemple, l'hydrogène trouve une couche d'oxyde ou
même de peroxyde plus forte que celle qui résulterait seulement
d'une oxydation à l'air ; par suite le dégagement dTiydrogène sur
cette lame se produit plus tard qu'à la première charge, car il ne
commence que lorsque l'oxyde est réduit à l'état de plomb « pulvé-
rulent ou très divisé ». Pour les mêmes raisons, l'oxygène se dégage
plus tard également à l'électrode positive, où il rencontre une couche
de peroxyde réduit ou môme de plomb métallique ^ divisé.
1. On voit que Planté admettait que, à la décharge, la réduction du peroxyde
de la positive pouvait aller jusqu'au plomb métallique, et que Toxydation du
plomb delà négative pouvait aller jusqu'au peroxyde.
ETUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 397
Le courant secondaire obtenu après cette deuxième charge est
alors de plus longue durée.
Planté put obtenir des courants secondaires de longue durée en
répétant un grand nombre de fois ces charges et décharges succes-
sives. Il reconnut de plus qu'on formait plus rapidement les élé-
ments en changeant successivement plusieurs fois le sens du courant
primaire, et en laissant un intervalle de repos de plusieurs jours
entre ces changements de sens. Pour faciliter la formation, il recom-
mande aussi le séjour prolongé des lames de plomb dans Teau aci-
dulée avant Taction du courant primaire.
11 trouve aussi que Tintensité du courant primaire influe sur la
formation, un courant trop faible ne produisant que des dépôts très
superficiels de peroxyde noir, tandis que celui qui résulte d'un cou-
rant plus fort a la couleur brun clair du peroxyde.
Planté indique alors la marche suivante pour la formation * :
Le couple secondaire ayant été rempli à Tavance d'eau acidulée au
i/10 par de Tacide sulfurique pur, on le fait traverser, le premier jour
que Ton s*en sert, six ou huit fois alternativement dans les deux sens, par
le courant de deux éléments Bunsen. On décharge le couple secondaire
entre chaque changement de sens, et on constate sans peine, soit par
l'incandescence d'un fil de platine, soit par tout autre effet, que la durée
de la charge va sans cesse en croissant.
On augmente peu à peu le temps pendant lequel le couple reste
soumis dans le même sens à Faction du courant primaire. On porte
successivement cette durée, dès le premier jour, d'un quart d'heure aune
demi-heure et une heure.
On le laisse finalement chargé dans un sens déterminé jusqu'au len-
demain. Le lendemain, on le recharge deux heures en sens inverse, puis
dans le premier sens, et ainsi de suite. On constate encore un gain dans
la durée de la décharge. Mais il arrive bientôt une limite au delà de
laquelle cette durée n'augmente plus sensiblement, surtout lorsque la
pile primaire, n'étant pas renouvelée, s'est affaiblie peu à peu par ces
actions successives et n'a plus une intensité suffisante pour que l'élec-
trolyte pénètre plus profondément à l'intérieur des lames.
On laisse alors le couple secondaire au repos pendant huit jours, et
on le recharge en sens inverse pendant plusieurs heures, sans faire, le
même jour, de nouveaux changements de sens. Puis on porte peu à peu
l'intervalle du repos à quinze jours, un mois, deux mois, etc., et la durée
de la décharge va sans cesse en augmentant.
Lorsque les couples secondaires donnent un courant d'une durée
suffisamment prolongée pour l'application qu'on veut en faire, il n'y a plus
lieu de changer le sens du courant primaire chaque fois que l'on s'en sert.
La provision de peroxyde de plomb accumulée sur la lame positive serait
1. Recherches sur Vélectricité^ 1883.
398 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQl^ES
trop longue à réduire, et l'on n'obtiendrait aucun effet du couple avant
plusieurs heures. On adopte donc un sens définitif dans lequel on charge
toujours les couples secondaires, une fois qu'ils sont suffisamment
formés.
Dans la formation Planté, il est impossible d'obtenir par une charge
unique une épaisseur suffisante de peroxyde, car celui-ci provient
uniquement de la couche superficielle de sulfate de plomb produit
au début. Dès que cette couche est peroxydée, la tension correspond
à Télectrolyse des ions SO* avec dégajjement d'oxygène, et il n*y a
plus de sulfatation du plomb sous-jacent. Les charges et décharges
successives et surtout les intervalles de repos n'augmentent Tépais-
seur de peroxyde que grâce à l'action locale entre le peroxyde et
son support de plomb doux, qui se sulfate alors.
Mais on sait qu'à la négative, Faction locale entre le plomb spon-
gieux et le plomb doux est excessivement faible comparée à celle de
la plaque positive. Pour cette raison, si les périodes de charges et
décharges successives avaient toujours lieu dans le même sens, seule
la capacité de la positive augmenterait peu à peu. On comprend
ainsi le rôle des inversions de courant, qui ont pour effet de former
profondément la plaque négative en la peroxydant.
La concentration de Tacide exerce une certaine influence dans la
peroxydation par ce procédé. Afin d'étudier cette influence, Glad-
stone et Tribe * ont fait passer un courant de i ampère entre des
électrodes de 77 centimètres carrés environ en faisant varier la con-
centration de Tacide et déterminant les quantités d'oxygène fixé. La
moyenne des résultats obtenus est donnée dans le tableau 1^8.
TABLEAU
128
Proportion d'acide «ulfurique
dann l'eau
Oxygène fixé
pendant 20 loinutes
r
5
127,0
1
10
146,4
i
151,2
r>o
1
100
154,8
1
12.") 0
500
**••'?"
1
1000
304,4
\. Lutnière électrique, t. IX, p. 25.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 399
On voit qu'il n*y a pas grande différence entre les acides au 1/10,
1/50 et 1/100.
Avec une solution au 1 /lOOO, on fixe beaucoup plus d'oxygène ; mais
alors il ne se forme pas du peroxyde de plomb, mais des oxydes
inférieurs et un sulfate basique 2PbSO^PbO.
Il convient donc d'employer une concentration comprise entre 1/10
et 1/100.
Pour les solutions plus concentrées, Tinfluence est sans doulc la
même que dans le cas des plaques empâtées, et la peroxydation du
sulfate se fait plus lentement et avec un plus mauvais rendement.
Henri 0 wen Tudor * effectue la formation Planté en chargeant avec
interruption les plaques de plomb comme positives dans Tacide de
0*,5 à 2** B. Lorsque survient le dégagement gazeux, les intervalles
de repos sont remplacés par de légères décharges, jusqu'à ce qu'une
couche suffisamment poreuse et épaisse soit obtenue; quinze à vingt-
cinq jours suffisent pour cela. Comme la couche très dure ainsi
formée renferme une grande quantité de sulfate de plomb, les élec-
trodes sont chargées en négatives dans le même acide faible, jus-
qu'à la réduction complète et au dégagement- gazeux. On transforme
ensuite en peroxyde en chargeant jusqu'à dégagement gazeux dans
l'acide de concentration 15 à 20** B. ; après repos, on charge à nou-
veau jusqu'au dégagement gazeux, puis on décharge lentement et
on recharge. Ce traitement peut être répété plusieurs fois.
Franz Peters * a recherché la quantité de peroxyde de plomb dont
se recouvrent, par une charge unique dans l'acide pur, les plaques en
plomb doux. Il a pris comme électrodes des plaques minces de plomb
laminé ayant 6 X 12 centimètres, de sorte que l'élément à trois
plaques avait, comme surface totale active positive, 144 centimètres
carrés. Deux éléments semblables étaient chargés à la même inten-
sité 0,61 ampère (soit 0,424 amp. : dm^), mais dans de l'acide sulfu-
rique de concentration différente : a renfermait 0,37 0/0 H-'SO* (soit
0-,3 B.) ; h contenait 4,42 0/0 H>SO« (soit 4« B.).
Pendant la charge, les tensions mesurées aux bornes des éléments
étaient celles du tableau 129.
1. Brevet anglais 40718, du i8 mai 1896.
2. Cenlralblalt f. Accumulaioren und Elementenkunde, t. Il, p. 293:13 no-
vembre 1901.
400
LE« ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU 129
TEMPS KN HEURES
DIFFÉRENCE
[)E POTENTIEL
INTENSITÉ
depuis
EN VOLTS
le commencemeot
de l'essai
a
ea
AMPÈRE»
6
0,25
3,442
3,120
0,610
1
3,416
3,120
0,610
2
3,240
3,038
0,605
4
3,224
2,979
0,610
23,5
3,238
2,922
0,615
25
3,208
2,901
0,615
27
3,200
2,881
0,622
29
3,198
2,876
0,622
47,5
3,264
2,901
0,600
La tension est très élevée par suite de la densité de courant adop.
tée qui est ici excessive. On voit que cette tension atteint sa valeur
maxima au début, ce que Ton peut expliquer par la présence du sul-
fate de plomb dans la couche active superficielle ; celui-ci se peroxy-
dant à la positive et se réduisant aux négatives, la tension diminue
lentement ensuite. Aussitôt après fermeture du circuit, les positives
devenaient sombres, celle de a principalement; le dégagement
gazeux était assez vif pendant toute la durée de Fessai.
Après 47,5 heures, soit après un passage de 29,174 ampères-
heures, le dosage des quantités de peroxyde formées indiquait^
0*^,2241 PbO^ pour aet0«f,206i pour 6, ou, enramenantà lOOampères-
heures, 0*^7683 pour a et 0^'",7066 pour b. La concentration la plus
faible donne donc un léger avantage au point de vue de l'épaisseur
de la couche formée en peroxyde, ce qui confirme le résultat des
expériences de Gladstone et Tribe.
La densité de courant a également une influence, et le nombre de
décharges-charges successives à effectuer pour obtenir une certaine
capacité est d'autant plus petit que la densité de courant est plus
faible. La variation de capacité en fonction du nombre de décharges-
charges pour une positive soumise à la formation Planté a été don-
née parla courbe I (fig. 148).
La température joue aussi un rôle important: Planté avait re-
connu qu'une température élevée accélère la formation des plaques.
1. Ea rapportant à Tuiiité de surface active, on trouve, pour les quantités de
PbO- formées par décimètre carré, 0«',lo.') pour a et 0«',143 pour 6.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 401
Gladstone et Tribe ^ ont démontré que ce fait est explicable par
Taugmentation des actions locales. En abandonnant à elles-mêmes
des plaques peroxydées identiques, Tune à la température de il* C.
et Tautre à 50^ C, ils trouvèrent en effet que les quantités de sul-
fate formé atteignaient, après une heure, 2,6 pour la première et 7,4
pour la seconde.
On a quelquefois remplacé Tacide sulfurique par les sulfates alca-
lins dans la formation des plaques à grande surface. Fr. Peters a
étudié celles-ci en employant des électrolytes renfermant par litre
d'eau :
i® ioO grammes de sulfate de soude anhydre : densité de la solu-
tion, 1,120;
2^ 150 grammes de sulfate d'ammoniaque : densité de la solution,
1,070.
Après charge de quarante-sept heures à la densité de courant
0,39 ampère par décimètre carré de surface active, les quantités de
peroxyde formé étaient trouvées, par analyse, égales à :
0«^,127 par décimètre carré pour la première solution
et
1 ,134 — pour la deuxième solution,
valeurs tout à fait comparables à celles obtenues avec Tacide sulfu-
rique pur.
Avec une solution de 40 grammes de sulfate d'ammoniaque et de
15 grammes d'hydroxylamine dans 1 litre d'eau, densité 1,025, la
couche de peroxyde était un peu plus épaisse et atteignait 0^%326
par décimètre carré après passage de 13,1 ampères-heures par déci-
mètre carré.
Un électrolyte composé de 24 grammes de sulfate de sodium et
10 grammes de bisulfate de sodium dissous dans 1 litre d'eau (den-
sité de la solution, 1,010) ne procurait qu'une couche insignifiante de
peroxyde.
D'après LudwigEpstein^, on accélérerait la formation en addition-
nant les bains de pyrosulfatcs.
Cependant celte accélération ne paraft pas très notable d'après
les expériences de Fr. Peters. C'est ainsi qu'une solution de 50 grammes
de pyrosulfate de potassium dans 1 litre d'eau (densité, 1,030)
1. Lumière électrique^ t. IX, p. 25.
2. Brevet anglais 2807, du 14 juin 1882.
26
402 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
donnait vn poids de peroxyde formé de 0^%302 par décimètre carré
après passage de 21,8 ampères-heures au régime de 0,48 ampère
par décimètre carré.
Dans les mêmes conditions, une solution plus concentrée, renfer-
mant 100 grammes de pyrosulfate de potassium parlitre (densité 1 ,065),
donnait moins encore, soit 0«',19 de peroxyde par décimètre carré.
La dissolution du sulfate de magnésium a été préconisée également
comme électrolyte de formation ^
Fr. Peters a employé, dans ses essais comparatifs, des solutions
renfermant par litre d'eau ioO grammes (a) et 600 grammes (6^ de
sulfate de magnésie cristallisé. Les densités étaient respectivement
1,060 {a) et 1,200 {b) avant Télectrolyse et 1,070-1,075 [a) et
,1,215-1,230 [b) après.
Deux éléments de 2*"', 88 de surface totale active positive étaient
formés dans chacune de ces solutions. La densité du courant de
charge était égale à 0,302 ampère par décimètre carré. Deux éléments
a« et 6, chargeaient 20,87 ampères-heures par décimètre carré, et
les deux autres, a^ et ô^, 42,D6 ampères-heures par décimètre carré.
Les électrolytes, neutres au début, devenaient acides. Les quantités
de peroxyde formé étaient excessivement faibles sur a« et ô«. Sur
les éléments a^ et b^^ on trouvait respectivement, comme quantité de
peroxyde formé, 0«%048 et O^^OSO par décimètre carré, valeurs qui
montrent que, dans ces limites, la concentration du sulfate de magné-
sium influe peu sur la formation et qu'on obtient dans tous les cas une
quantité de peroxyde plus faible que dans Tacide sulfurique.
En liqueur alcaline, la couche de peroxyde était beaucoup plus
forte. C'est ainsi que Fr. Peters obtenait 14^%84 de peroxyde par
décimètre carré après passage de 44,84 ampères-heures au régime
de 0,347 ampère par décimètre carré de surface active, en employant
un électrolyte composé de 900 centimètres cubes d'une solution de
sulfate de magnésium à 15 0/0, additionnée d'une solution de
30 grammes de sulfate d'ammoniaque et.de 20 grammes de potasse
dans 100 centimètres cubes d'eau. La liqueur était employée filtrée.
En remplaçant Télectrolyte précédent par une solution de
30 grammes de sulfate de magnésium cristallisé et de 20 grammes
de sulfate de sodium anhydre (densité de la solution 1,026), on n'ob-
tenait qu'une couche très faible de O^^IS de peroxyde par décimètre
1. Desmond Gérald Fitz Gérald : brevet anglais 12350, du 12 septembre 1884;
— The Primary Batlery Company : brevets allemands 34092, du 1" février 1885 ;
39391, du 6 avril 1886, et 35718, du 22 mars 1H85.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 403
carré après charge de 17,7 ampères-heures par décimètre carré de
surface active.
Différents auteurs^ ont proposé la formation dans Talun ou le
sulfate d'alumine. D'après Fr. Peters,on n'obtient ainsi qu'une couche
excessivement faible de peroxyde.
On peut conclure de ces différents essais que la formation Planté
n'est pas accélérée par le remplacement de Tacide sulfurique par un
sulfate alcalin.
La formation Planté est très longue et très coûteuse; aussi a-tyon
tenté de la remplacer par un des deux autres modes que nous allons
étudier.
2* Formation électrochimique, — Afin d'obtenir par une seule
charge une épaisseur suffisante de peroxyde, on peut retarder la
précipitation des ions PbO* par l'addition de substances qui (lonnent
des anions se séparant sous une tension plus faible et qui, attaquant
le plomb, produisent, par suite de la présence de l'acide sulfurique,
une couche de sulfate de plomb d'épaisseur suffisante qui se peroxyde
ensuite.
Une des substances les plus employées et les plus brevetées est
l'acide nitrique ou les nitrates alcalins ; en présence de l'acide sulfu-
rique, ces derniers donnent de l'acide nitrique libre et du sulfate
alcalin.
Nous ne donnerons pas ici la nomenclature des nombreux brevets
pris sur cette question^. Ils n'apprennent d'ailleurs rien quant aux
phénomènes dont la plaque est le siège pendant la formation.
Il y a peu d'essais méthodiques effectués dans cette voie.
FranÎB Peters ^ a recherché les quantités de peroxyde de plomb
qui se forment dans deux bains de composition différente;
a. — 2 centimètres cubes d'acide sulfurique concentré et 2 cen-
timètres cubes d'acide nitrique de densité 1,18, par litre d'eau.
6. — 12 centimètres cubes d'acide sulfurique concentré et 10 cen-
timètres cubes d'acide nitrique de densité 1,18, par litre d'eau.
1. Alfred James Jarman, — George Washington Harris, — Richard Josiah
Holland; — Hermann Schoss: brevet allemand 112888, du 29 janvier 1899.
2. Citons parmi ceux-ci : Thomas Parker et Paul Bedford Elwell : brevet anglais
3710, du 4 août 1882;— Charles Moseley et Thomas Parker : brevet anglais 11307,
du 23 septembre 1885 ; — G. Garassinos : brevet anglais 12665, du 9 juillet 1892.
3. Centralblatt f. Accumulatoren und Elementenkunde, t. II, p. 293 et sui-
vantes; 1901.
404 LES ACGUMUI^TEURS ÉLECTRIQUES
Une positive, constituée par une lame de plomb laminé, ayant
144 centimètres carrés de surface totale active, était chargée entre
deux négatives semblables, à l'intensité 0,61 ampère. Dans les
deux éléments, le dégagement d'oxygène était très petit; après
dix minutes, les positives se recouvraient, sur les bords, d'une
couche brune sur laquelle se montrait bientôt une couche blanche.
L'électrolyte de a se troublait rapidement ; celui de 6, plus lente-
2.0
Y
"T
tE
E ^
£
£
E
M
=5 1,5.
3»
C
a>
*«
c
£3 1,0
o '
o.
V
-o
,
•3
'
u
c
^0.5
ëo,4
S 0,3
0,2
0.1.
1
£
0 4 8 12 24 36 46 60 72 84 96 t0&
Temps en heures
Fio. 149. — Variation de la tension aaodique pendant
la formation au nitrate.
ment. Un dépôt blanc se produisait dans les deux éléments, plus
important dans a que dans h.
Analysant le peroxyde formé après quarante-sept heures de
charge, pendant lesquelles l'élément a a été en court-circuit par son
dépôt, Tauteur trouve que cette quantité correspond à 0«^^7 pour a
et Sl^^ST pour ^, par décimètre carré de surface totale active.
Etudiant de plus près ce procédé de formation, nous avons
reconnu Tinfluence des facteurs suivants : concentration en H^SO*,
concentration en HAzO^, quantité d'électrolyte, intensité du courant,
quantité d'électricité, température.
D'une façon générale, lorsqu'on détermine la variation de tension
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMUIJV.TEUR AU PLOMB 405
anodique pendant la formation, on trouve, comme l'indique la
figure 149, tracée à Taide d'une électrode supplémentaire en plomb
spongieux, que cette tension croît brusquement au début, passe par
un maximum, d*oii elle descend rapidement d'abord, plus lentement
ensuite, pour remonter progressivement jusqu'à une valeur constante.
En même temps, on voit la plaque se recouvrir, dès le début, d'une
couche de sulfate de plomb, qui se peroxyde peu à peu en commen-
çant par les couches sous-jacentes directement en contact avec le
plomb. Le peroxyde de plomb résultant a une épaisseur et une adhé-
rence variables avec les conditions.
Avec celles-ci varient aussi la quantité de matière déposée au fond
du bac et sa composition, qui peut être du sulfate de plomb ou un
mélange de celui-ci avec des écailles de peroxyde. Quant à Télectro- •
lyte, sa composition varie aussi, et l'analyse montre que la teneur en
acide nitrique dimini|e peu à peu; celui-ci, en effet, se réduit au
pôle négatif, en formant du bioxyde d'azote, et le dégagement
d'hydrogène n'apparaît qu'après la disparition de la majeure partie
de l'acide nitrique qui agit comme dépolarisant.
On peut, en opérant dans des conditions bien déterminées, n'avoir
plus trace d'acide nitrique à la fin de la formation. Voici d'ailleurs
quelle était, dans une expérience, la variation de la teneur en acide
nitrique (tableau 130) :
TABLEAU 130
Grammes
Au début 7,6 AzO^Xa par litre
Après 15,8 heures 1,5 à 2,0 — —
— 28 — 0.9 — —
— 40 — 0,3 — —
— 52 — 0,3 — —
— 71 — 0,15 — —
— 76 — (fin). 0,10 — —
C*est au début que la réduction de l'acide nitrique est la plus
rapide.
On constate d'ailleurs que les quantités restantes sont d'autant plus
élevées que les quantités initiales sont plus grandes, et que l'hydro-
gène se dégage d'autant plus rapidement qu'il y a moins de
nitrate.
Des nombreuses expériences exécutées ici, il résulte qu'avec les
concentrations d'acide sulfurique comprises entre 7 et 13^ B., et les
teneurs en nitrate de sodium entre 1^',87 et ll«%4par litre, la forma-
406 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQL'ES
tion est : i* pour une même quantité diacide nitrique, d'autant plus
profonde que la densité d'acide sulfurique est plus faible ; ^ pour
une même densité d'acide sulfurique, d'autant plus profonde que la
quantité d'acide nitrique est plus grande.
Ces lois sont logiques, puisqu'elles se traduisent toutes deux par
une augmentation de la concentration relative des ions AzO^.
D'autre part, la densité de courant a une très grande importance,
et, dans les limites de nos expériences, nous trouvions toujours que,
pour les mêmes autres conditions, la formation était d'autant plus
profonde que la densité de courant était élevée. On peut attribuer
ce fait, sinon complètement, du moins en partie, au rôle de la
diffusion qui amène l'acide nitrique au pôle négatif où il est réduit
d'autant plus rapidement (relativement) que l'intensité est plus
faible.
Il convient donc de choisir ces trois différents facteurs de façon à
obtenir, d'une part, une couche de peroxyde d'épaisseur suffisante
pour assurer à la plaque sa capacité, et de ne pas attaquer, d'autre
part, le plomb sur une trop grande épaisseur, car il en résulterait,
avec une trop grande capacité initiale, une couche de peroxyde non
adhérente, un abondant dégôt de matière, une diminution de durée
de la plaque et une déformation de celle-ci, en même temps qu'une
capacité très instable baissant rapidement.
Dans les limites ci-dessus mentionnées pour la composition de
l'électrolyte, et pour des densités de courant variant de 0,07 à
0,11 ampère par décimètre carré de surface totale active d'une posi-
tive à grande surface ', les capacités obtenues variaient de 0,28 à
1,55 ampère-heure par décimètre carré de surface totale active au
régime de 0,22 ampère par décimètrecarré de surface active. Dans le
dernier cas, le plomb de la plaque était très attaqué, sa déformation
était très importante et le dépôt de formation atteignait près de
3 grammes par décimètre carré de surface totale active.
Dans tous les cas, la formation est terminée quand la plaque ne
présente plus de parties blanches de sulfate.
L'influence de la quantité d'électricité reçue est donnée par les
quelques chiffres suivants (tableau 131), obtenus après des temps
variables de formation effectuée dans des conditions absolument sem-
blables.
1. Le rapport de la surface totale apparente à la surface totale active était
égal à 6.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 407 *
TABLEAU 131
TEMPS
DB rORMATIO?!
en heures
CAPACITÉ SURFACIQUE
DE LA PLAQOB FORMÉE
en amp.-h. : dm'i
de surface totale active
POIDS DU DÉPÔT
DE FORMATION
en g^rammes : dm2
de Borface totale active
OBSERVATIONS
Sl'B l'état DBS PLAQUES APRÈS FORMATION
15,8
28
40
52
71
76
0,32
0,57
0,72
0,97
1,27
1,06
■
0,035
0,053
0,089
0,095
0,173
0,560
•
Plaque grisâtre, recouverte d'un grand
nombre de points de SU^Pb.
Plaque plus foncée, mais ayant encore
beaucoup de S04Pb.
Le SO^Pb diminue.
La plaque n'a presque plus de SO*Pb.
Plaque complètement brune, n'ayant plus
de S04Pb.
Plaque complètement brune, n'ayant plus
de SO*Pb.
Les décharges avaient lieu à 0,22 ampère par décimètpe carré de
surface active et, dans chaque cas, la plaque enlevée du bain de for-
mation recevait une charge initiale dans l'acide sulfurique étendu,
pur, de façon à peroxyderle sulfate de plomb restant.
Parmi les facteurs qui influent sur cette opération si complexe de
la formation électrochimique, la température n'est certainement pas
celui qui joue le rôle le moins important. Nous avons reconnu qu'on
obtient une formation d'autant plus profonde du plomb doux que la
température est plus basse. A titre d'exemple, nous mentionnons,
dans le tableau 132, les capacités fournies par trois plaques formées
dans des conditions absolument identiques, sauf en ce qui concerne
la température. Le régime de décharge était 0,21 ampère par déci-
mètre carré de surface totale active.
TABLEAU 432
NUMÉROS
DES PLAQUES
TEIPCUTUU de rOMATIOX
en degrés C.
CàPiCITÉ SClFiClQOE
enamp-h. : dm'^
de surface active
DÉPÔT DE FORMATION
en p-ammes : dm*-*
de surface active
1
2
3
40
27
13
0,274
0,695
0,905
0,062
0,144
0,4.30
Comme cm le voit, entre les limites relativement faibles 13 à
40° C, la capacité des plaques formées peut varier dans le rapport
3,3 à 1.
408 LES ACCUMUI^TEURS ÉLECTRIQUES
La dimination de température peut agir, en effet, comme une aug-
mentation de concentration en acide nitrique, par suite de Fénorme
influence de la température sur la diffusion. On sait que celle-ci se
fait d'autant plus facilement que la température est élevée; il en
résulte que c'est aux températures les plus basses que la diffusion de
Tacide nitrique au pôle négatif et sa réduction en bioxyde d'azote se
feront le plus lentement, ce qui revient à dire que c'est dans ces
conditions que les ions AzO' agiront le plus longtemps à la positive.
Les différentes actions que nous avons étudiées pour la formation
à l'acide nitrique sont générales, et on les retrouve avec les autres
formations électrochimiques, dans lesquelles le sel oxydant ajouté
est susceptible d'être réduit au pôle négatif.
Parmi les substances dont on additionne l'acide sulfurique étendu,
on peut citer les chlorates ^ et les perchlorates^.
Franz Peters ^ a étudié la formation au chlorate. Dans une pre-
mière expérience, il se servait d'un liquide renfermant, pour i litre
d'eau, 3'',5 de chlorate de potassium, 50 grammes de sulfate d'am-
moniaque et 70 grammes d'acide sulfurique à 50 0/0 (la densité du
liquide était 1,040). La formation était terminée après qua-
rante-six heures de charge à la densité de courant d'environ
0,43 ampère par décimètre carré de surface totale active. La quan-
tité de peroxyde formé atteignait environ 18^%6 par décimètre carré
de surface active et le dépôt 1^%28 par décimètre carré.
Avec une autre solution renfermant 0^%i de chlorate de potassium,
16 grammes de sulfate de soude, et légèrement acidulée sulfurique
(la densité du liquide était 1,002), il trouvait une attaque beaucoup
plus profonde du plomb, après charge de 47,5 heures à la même
densité de courant que ci-dessus ; le dépôt était très abondant, les
négatives se recouvraient de plomb spongieux, et l'électrolyte deve-
nait un peu alcalin et trouble. La quantité totale de peroxyde
formé (y compris le dépôt) s'élevait à 24^%8 par décimètre carré de
surface active.
Dans une troisième expérience, le liquide renfermant par litre
d'eau 6'^6 de chlorate de potassium et 50 grammes de bisulfate de
potassium (densité de ce liquide, 1,037), après quarante-six heures
de charge à 0,43 ampère par décimètre carré, le plomb était pro-
1. Paul Schoop : brevet anglais 1513, du 14 mai 1890.
2. Lorenz Lucas : brevet allemand 90446, du 18 juin 1896.
3. Centralblatl f. Accumulatoren und Elemenlenkunde^ t. II, p. 293 et sui-
vantes ; 1901.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 409
fondement attaqué; la quantité de peroxyde formé correspondait
à 22«%2 par décimètre carré, et le dépôt à l«^03 par décimètre carré
de surface active.
Avec le perchlorate de potassium, Fr. Peters n'a essayé qu'une
solution renfermant 15 grammes de perchlorate, et 13 grammes
d'acide sulfurique concentré pour 1 litre d*eau ; la densité de cette
solution était égale à 1,015. Dans les mêmes conditions décharge
que précédemment, il constatait que la positive se recouvrait d'une
couche blanche dont l'épaisseur augmentait très rapidement, tandis
que Télectrolyte se troublait et qu'une abondante formation de plomb
spongieux se formait aux négatives. Après la fin de Tessai, les
positives présentaient d'abondants amas blancs, et le peroxyde
tenait très mal.
Comme autres substances employées dans le même but, signalons
les acides chlorhydrique et fluorhydrique ou les chlorures et fluo-
rures. Dans ces cas, Télimination progressive se fait non par réduc-
tion au pôle négatif, mais par électrolyse directe des gaz Cl ou FI
au positif.
On a employé également les nitrites ^^ les bichromates ^, les per-
manganates', etc.
Fr. Peters a expérimenté ces derniers, en composant sa solution
de 24 centimètres cubes d'acide sulfurique concentré et 0^^1083 de
permanganate de potassium pour 1 litre d'eau ; la densité était 1,023
à 17* C. Il chargeait à 0,43 ampère par décimètre carré de surface
totale active. La positive devenait brune quelques minutes après
fermeture du circuit. Après vingt-huit heures, l'électrolyte n'était
plus que faiblement coloré ; aussi rajoutait-on 0«%032o de perman-
ganate.
Après quarante-sept heures et demie, la coloration avait de nou-
veau disparu, et la positive était recouverte d'une couche unie brun
grisâtre. I/analyse montrait que la quantité de PbO' formé était de
0«',461 par décimètre carré de surface active supérieure à celle
(0»'',14 à 0^',15) trouvée pour la formation dans l'acide sulfurique pur.
Dans la petite quantité de matière déposée, on retrouvait un peu de
bioxyde de manganèse.
1. Henry- William Handcock et Alfred Herbert Dykes : brevet anglais 1204, du
16 janvier 1897.
2. Thomas et Charles Cuttriss : brevet anglais 2135, du 6 mai 1882.
3. Ludwig Kpstein : breyet anglais 2807, du 14 juin 1882; — W. Schâfer et
A. Heinemann : brevet anglais 17566, du 15 septembre 1894, et brevet allemand
80420, du 18 août 1893.
4i0 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Comme composés du chrome, Fr. Peters a employé le bichro-
mate et Talun de chrome. Une première solution renfermait
20 grammes de bichromate de potassium et 12 centimètres cubes
d'acide sulfurique concentré, par litre. Dans une deuxième solution,
les 20 grammes de bichromate étaient remplacés par 20 grammes
d'alun de chrome. La densité était égale à 1,021 .
A la densité de courant 0,43 ampère par décimètre carré de sur-
face active, les positives prenaient bientôt une faible coloration fon-
cée, pendant que Télectrolyte devenait rouge sombre et opaque.
L'analyse indiquait pour les quantités de peroxyde formé après
47,5 heures :
0,216 gr. par décim. carré de surface active pour la première solution
0,188 — — — — deuxième —
valeurs faibles, quoiqu'un peu supérieures à celles obtenues dans
Tacide pur.
Les acides organiques, tels que les acides formique et acétique ^ ,
accélèrent aussi la formation en donnant par électrolyse des
anions qui attaquent le plomb et, en présence de Tacide sulfurique ,
produisent une couche superficielle de sulfate. Pendant cette élec-
trolyse, il y a dégagement d'acide carbonique au positif ; dans le
cas de l'acide formique, par exemple, deux radicaux électro-négatifs
HCO^ s'unissent pour reformer l'acide formique H.CO^H, et CO^ se
dégage.
En utilisant un électrolyte renfermant par litre 24 centimètres
cubes d'acide sulfurique concentré et 20 centimètres cubes d'acide
formique de densité 1,06, la densité du liquide étant alors égale à
1,023 à 17° C, Fr. Peters a obtenu les résultats suivants : en char-
geant à 0,43 ampère par décimètre carré de surface active, la positive
devenait brune après quelques minutes ; après vingt-quatre heures,
de grandes écailles se détachaient de la plaque et mettaient l'élé-
ment en court-circuit ; de plus, des parties dures, grises se déta-
chaient aussi des négatives. Après 48,5 heures, il y avait au fond du
vase un dépôt renfermant du plomb et du peroxyde. La quantité de
peroxyde formé sur la positive était, d'après l'analyse, de
4»',447 par décimètre carré de surface active, valeur très supérieure
à celle de la formation dans l'acide sulfurique pur.
1. Swinburne, Elektrotechn. Zeitschr., t. VIII, p. 34; 1887; — Ludwig Epstein :
brevet anglais 3oO, du 8 janvier 4890 ; — L. GueUow : brevet anglais 19846, de 1897 ;
— G.-W. Harriset R.-J. Holland : brevet anglais 25J, de 1897.
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 411
Avec Tacide acétique, Fr. Peters a essayé trois solutions diffé-
rentes : 1° 6 centimètres cubes d'acide sulfurique concentré et 4 cen-
timètres cubes d'acide acétique à 90 0/0 par litre d'eau. Den-
sité : 1,004 ;
2* 24 centimètres cubes d'acide sulfurique concentré et 10 centi-
mètres cubes d'acide acétique (dont 6 au début et 4 le lendemain)
par litre d'eau. Densité: 1,022 ;
3® 24 centimètres cubes d'acide sulfurique et 14 centimètres cubes
d'acide acétique (dont 6 centimètres cubes au début, 4 centimètres
cubes après quatre heures et 4 centimètres cubes après vingt-trois
heures) par litre d'eau.
On chargeait à la densité de courant 0,43 ampère par décimètre
carré de surface active. La positive devenait brune dès le début, puis
il se formait des bandes blanches de sulfate de plomb qui se peroxy-
daient ensuite; le liquide se troublait et déposait du sulfate de plomb ;
avec le deuxième liquide^ même, il se formait du plomb spongieux
aux négatives. Dans tous les cas, le plomb était profondément atta-
qué et les quantités de peroxyde formées après quarante-sept heures
de charge étaient égales à :
21,6 grammes par décim. carré de surface active pour la solution 1
26,3 _ _ _ — 2
27,9 _ -. «- _ 3
La quantité de peroxyde augmente donc avec la proportion d'acide
acétique ajouté.
Dans une autre expérience, en employant comme électrolyte une
solution de 60 grammes de sulfate d'ammoniaque dans 1 litre d'eau
et en ajoutant 14 centimètres cubes d'acide acétique à 90 0/0, dont
6 centimètres cubes au commencement de l'essai, 4 centimètres cubes
après quatre heures et 4 centimètres cubes après vingt-trois heures,
la plaque positive devenait brune trois minutes après fermeture du
circuit ; un dépôt gris blanchâtre se formait au fond du bac. Après
lavage à l'eau, à la fin de la formation, la positive présentait de
nombreuses taches blanches, et le plomb était très aminci. L'analyse
indiquait une quantité de peroxyde formée de 24f',07 par ampère-
heure après passage de 20 ampères-heures par décimètre carré
de surface active.
D'autres substances organiques ont encore été utilisées pour accé-
lérer la formation. Dans le cas des alcools *, il y a d'abord formation,
1. Ludwig Epstein : brevet anglais 2807, du 14 juin 1882.
412 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
à Tanode, de Taldéhydc, puis ensuite de Tacide correspondant, et
c^est probablement cet acide qui agit, comme on Ta vu pour Tacide
acétique.
Après une charge de 48,5 heures à 0,44 ampère par décimètre
carré de surface active, Fr. Peters a obtenu une quantité de peroxyde
formée de O^^^S par décimètre carré avec une solution composée de
1 litre d'eau, 24 centimètres cubes d'acide sulfurique concentré et
50 centimètres cubes d'alcool méthylique, la densité de cette solu-
tion étant égale à 1,005 à 17*» C.
Une deuxième solution renfermant 500 centimètres cubes d'acide
sulfurique de densité 1,152 et 50 grammes d'alcool éthylique absolu,
de densité 1,133 avant et 1,147 après l'essai, donnait un poids de
peroxyde de 1*',06 par décimètre carré de surface active après
charge de 46,5 heures à 0,40 ampère par décimètre carré.
En remplaçant l'alcool par Thydroxylamine, le même auteur
obtenait, après 48,5 heures de charge à 0,44 ampère par décimètre
carré, un poids de peroxyde de 6^% H par décimètre carré de sur-
face active pour un bain renfermant, pour 1 litre d'eau, 24 centimètres
cubes d'acide sulfurique concentré et 10 grammes de sulfate d'hy-
droxylamine, d'une densité égale à 1,03.
H. Beckmann* effectue la formation dans l'acide sulfureux ou dans
un mélange d'acide sulfurique et d'un sulfite alcalin, il est probable
que dans ce cas l'accélération de la formation est due à ce que le
peroxyde est réduit par l'acide sulfureux avec formation de sulfate
de plomb. La présence de l'acide sulfureux, qui se transforme
ensuite en acide sulfurique par l'électrolyse, a ainsi pour effet de
retarder la précipitation des ions PbO^, qui ne s'effectue que lorsque
le plomb est sulfaté sous une certaine épaisseur. Ce procédé ne
laisse évidemment pas d'impuretés dans l'électrolyte, l'acide sulfu-
reux étant transformé en acide sulfurique.
L'addition à l'acide sulfurique de glucose, d'acide oxalique * doit
agir également en retardant la précipitation des ions PbO*, comme
dans le cas de l'acide sulfureux.
Avec tous ces différents procédés, la formation n'agit que sur la
plaque positive. Pour obtenir la plaque négative, on soumet simple-
ment à la réduction par le courant la positive après sa formation
électrochimique.
1. Éclairage électrique, t. XXV, p. 47, 6 octobre 4900; brevet allemand 110228.
2. Lejeune : brevet français 321453, du 11 septembre 1902.
i
ÉTUDE DE LA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 413
Schoop forme directement par voie électrochimiqae la négative
en chargeant dans une solution à 5 0/0 de sulfate de mercure ; la
cathode se recouvre alors d'une couche d'amalgame de plomb ; en
changeant le sens du courant, Tamalgame est d'abord détruit, et il
reste le plomb spongieux. Dans ce cas, il suffit de charger la plaque
comme positive pour la peroxyder.
3® Formation après traitement chimique. — Afin d'obtenir une épais-
seur suffisante de matière active sur les plaques en plomb' doux, on
peut former aux dépens du plomb, par une action purement chi-
mique, un oxyde ou un sel de plomb que l'on transforme soit en
peroxyde, soit en plomb spongieux par une charge unique dansl'eau
acidulée sulfuriqne.
Planté ^ effectuait une attaque préalable en plongeant les plaques
dans de l'acide nitrique étendu de la moitié de son volume d'eau. En
chargeant ensuite dans l'acide sulfurique étendu, il constatait que la
formation se faisait beaucoup plus rapidement que lorsqu'on n'a pas
recours à cette attaque. 11 expliquait d'ailleurs cette action unique-
ment par l'augmentation de porosité du plomb ainsi traité.
Ludwig Epstein ^ traitait les plaques par une solution très étendue
(1 0/0) d'acide nitrique ; il chauffait ensuite à l'ébullition jusqu'à ce
que les plaques aient pris un aspect gris. La couche superficielle,
adhérente et insoluble dans l'éleclrolyte, était ensuite transformée
en peroxyde ou en plomb spongieux par charge dans l'acide sulfu-
rique.
Le plomb soumis dans ces conditions à l'action de l'acide nitrique
étendu à 1 0/0 se recouvre d'une couche adhérente de nitrosonitrate
de plomb, sel très peu sohible dans l'eau.
L'action du nitrate de plomb sur le plomb métallique fournit
d*ailleurs des sels plus ou moins complexes, suivant les conditions
de concentration et de température '.
Les principaux sels qu'on peut ainsi obtenir sont :
1® Le nitrosonitrate diplombique :
^^[ Pb . PbO en lamelles jaunes,
lorsqu'on chauffe vers 75^*0. dans une solution assez concentrée de
nitrate de plomb ;
1. Note à r Académie des Sciences, 28 août 1882.
2. Brevet anglais 330, du 8 janvier 1890.
3. Dictionnaire de Wurlz, t. II, p. 1083.
414 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
2® Le dinitrosonitrate heptaplombique :
: 03(1! ^^* • 5PbO en prismes orange,
en chauiTant à Tébullition dans une solution étendue de nitrate de
plomb ;
3<» L'azotite tétraplombique (AzO^)* Pb . 3PbO, sel rose, en trai-
tant le plomb par une solution concentrée de nitrate de plomb, à
TébuUition.
Tous ces sels sont très peu solubles, et leur solubilité diminue à
mesure que la proportion d'oxyde augmente.
La charge de formation les transforme en peroxyde et plomb
spongieux après passage àTétat de sulfate de plomb sous Tinfluence
de Tacide sulfurîque * .
Schulze obtient une couche superficielle de sulfure de plomb en
soumettant la plaque, recouverte de fleur de soufre, à l'action de la
température. Le sulfure de plomb se transforme en sulfate dans le
liquide de formation, et le soufre est éliminé à Tétat de H^S, SO^ et
ensuite H^SO^
On peut aussi produire une couche suffisamment épaisse de sul-
fate de plomb en chargeant, comme Ta préconisé PoUak*, la plaque
de plomb au pôle positif en ne dépassant pas 2 volts ; on sait que
dans ces conditions, la tension correspondante à la séparation des
ions PbO^ n'étant pas atteinte, il ne se forme que du sulfate de
plomb. Pollak réalise cette condition en mettant en court-circuit la
plaque à former avec des positives d'accumulateur bien chargées,
dans l'acide étendu. Afin d'avoir une couche de sulfate suffisamment
épaisse, on chauffe à 40-60^ C, de façon à favoriser la diffusion de
l'acide sulfurique au travers du sulfate déjà formé. Une seule charge
suffît ensuite pour transformer en plomb spongieux ou en peroxyde
le sulfate de plomb '.
Wuillot * soumet d'abord les plaques à l'action de l'acide carbo-
i. 11 est probable que les acides nitreux et nitrique mis en liberté agissent à
leur tour électrochimiquement et augmentent Tépais^eur de la couche de ma-
tière active.
2. Brevet allemand 9166.
3. D'après Pollak, on pourrait ainsi former complètement en trente-six heures
du plomb de 0'"'",3 d'épaisseur.
4. Eclairage électrique^ t. 111, p. 77.
ÉTUDE DE lA FORMATION DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB 415
nique, de façon à former une couche de carbonate de plomb, qui est
ensuite soumise à Faction du courant.
Reckenzaun * dépose sur la plaque une couche d'oxyde poreux
brun ou jaune en le reliant au pôle positif ou au négatif et en le sou-
mettant à Taction d'une série d'étincelles électriques.
4' Formation par dépôt ëlectroly tique, — Y>^tis ce procédé, le plomb
de la plaque n'est aucunement attaqué et ne fait que servir de sup-
port à la matière active déposée électrolytiquement par décomposition
d'un sel de plomb. En 1882, Planté^ avait déjà indiqué cette voie
pour la formation, mais n'était pas arrivé à un résultat favorable.
De Montaud a appliqué ce principe en électrolysantune solution de
plombite de potassium à la température de 1 00"^ et avec une densité de
courant d'environ 6 ampères par décimètre carré de surface active.
La formation se fait ainsi très rapidement (quinze à trente minutes),
et la positive se recouvre de peroxyde adhérent, tandis que sur la
négative se dépose le plomb sous la forme spongieuse.
Schoop électrolyse une solution de sulfate de plomb dans le tnr-
trate d'ammoniaque et obtient ainsi du peroxyde adiiérent sur la
positive et du plomb spongieux sur la négative.
Brusch ^ place le support à former dans une solution d'acétate, de
nitrate ou de sulfate de plomb (dissous dans du sel marin, d'ammo-
niaque, etc.), et il le relie à une plaque de zinc de façon à former un
couple sous l'action duquel du plomb spongieux se dépose sur le
support.
Dujardin forme ses plaques positives en électrolysant l'azotate de
plomb alcalin; il obtient ainsi un dépôt adhérent de peroxyde.
D'une façon générale, si avec ces procédés on réussit à produire
sur la positivé une couche suffisamment homogène et adhérente de
matière active, il n'en est pas de même à la négative, où le plomb se
dépose très mal sous la forme spongieuse.
1. Lumière électrique, t. XLV, p. 232.
2. Note à l'Académie des Sciences, 28 août 1882.
3. Les Accumulateurs électriques Loppé, p. 94.
CHAPITRE XIV
ÉTUDE DES AGCUMULATEURS AUTRES QUE LE COUPLE RÉVERSIBLE
PEROXYDE DE PLOMB-ACIDE SULFURIQUE-PLOMB
Accumulateur au plomb avec sulfates alcalins comme électrolyte. —
On a quelquefois proposé de remplacer Tacide sulfurique dans Taccu-
mulateurau plomb par les sulfates alcalins : sulfate de potassium, de
sodium ou d'ammonium.
Lorsqu'on opère ce remplacement, on n'obtient pas, comme cer-
tains auteurs l'ont prétendu, un fonctionnement semblable à celui de
l'accumulateur ordinaire. L'élément ne se comporte comme ce der-
nier, et encore avec une capacité réduite, que lorsqu'on n'a pas com-
plètement enlevé les portions d'acide sulfurique qui restent dans les
pores de la matière active.
Ayant pris soin de débarrasser les plaques de toute trace d'acide,
nous avons comparé les fonctionnements d'un même élément, d'abord
dans l'acide sulfurique et ensuite dans le sulfate d'ammoniaque.
L'acide employé était à la concentration 24° B., la dissolution de sul-
fate d'ammoniaque à 25*^ B. renfermait sensiblement la même quan-
tité de SO* que l'acide. Les plaques étaient d'un type à pastille
unique encadrée, de 5 millimètres d'épaisseur. Les courbes de la
figure 150 indiquent les résultats obtenus : les courbes e -}- se rap-
portent à la tension anodique et les courbes e — à la tension
cathodique, mesurées avec électrode supplémentaire en plomb
spongieux. Les courbes de gauche sont relatives à la décharge, et
celles de droite, à la charge suivante. On effectuait d'abord les
essais 1 dans l'acide sulfurique, puis successivement les essais II et
m dans le sulfate d'ammoniaque. Les régimes de décharge et de
charge, qui étaient semblables, étaient, comme on voit, des régimes
agcumi;latei:rs divers
4i7
lents (0,65 ampère par décimètre carré de surface totale active).
Les courbes de la première décharge I sont celles qui ont été étu-
diées dans les chapitres précédents ; elles montrent la capacité limi-
tée par la positive. Dans le sulfate d'ammoniaque, le fonctionnement
est tout à fait dilTérent, et si, au début, la tension aux bornes (diffé-
2.40
2^0.
2.00,
1.80,
».60,
1.40^;
i.za
1.00
0.Ô0
0.60
0,40,
0.20.
0.00
l
Décharge
Charge
-**Si
^,..-'" 6-ttl — ^"'^ Temps en heures
:'-'- ""^ri" ' * ^'^ 0 2 ♦ 6 6 10 12 U 16 18
D 2 4 6 8 10 12 14 ^
Temps tn heures
. 0.20,
-0.4Q
FiG. 150. — Fonclioanement comparatif d*ua élément avec acide sulfurique
et avec sulfate alcalin.
rences entre « + et e — ) est voisine de celle donnée par Tacide, elle
s*en éloigne très rapidement pour tomber à 0,80 volt environ, puis
plus lentement ensuite jusqu'à 0.
Comme on peut le constater d'après la figure, c'est la positive qui
est la cause principale de cette différence ; le fonctionnement de la
négative diffère relativement peu dans les deux cas. C'est que, pen*
dant la décharge dans le sulfate d'ammoniaque, la négative seule.se
sulfate comme dans Tacide sulfurique, tandis qu'il se dégage de
l'ammoniaque.
Le peroxyde de la positive se réduit seulement à l'état d'oxyde
inférieur dont une partie passant dans Télectrolyte se dépose à la
charge suivante sous forme de plomb spongieux sur la négative,
pendant qu'une autre partie, à l'état d'hydrate floconneux, se dépose
au fond du bac (ce qui explique la dégradation rapide des plaques).
Par suite de la sulfatation de la négative, avec dégagement d'ammo-
27
418 l-ES A.CCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
niaque, le liquide devient fortement basique pendant la décharge. A
la charge suivante, le sulfate de plomb, qui se réduit en plomb spon-
gieux à la négative, libère de Tacide sulfurique qui se recombine à
l'ammoniaque libre; mais, une partie de celle-ci s'étant dégagée dans
Tatmosphère, le liquide redevient acide, et son acidité augmente
d'une charge à la suivante. C'est pour cette raison qu'à la deuxième
décharge (III) dans le sulfate d'ammoniaque, la courbe e — III se
rapproche de e — I, pendant que e -}- HI possède une partie initiale
plus longtemps voisine dee -}- I que e + II.
A la fin de la décharge, la force électromotrice dans le sulfate
d'ammoniaque reste sensiblement constante à 0,85 volt aux bornes
(0,86 à la positive et 0,01 à la négative), pendant qu'elle atteint
1,84 volt (1,84 à la positive, 0,00 à la négative) comme valeur cons-
tante à la fin de la charge.
Dans le cas où on emploie les sulfates de potassium ou de sodium,
les bases n'étant pas volatiles, le liquide n'a plus de raison de deve-
nir acide. 11 tend même à devenir alcalin par suite de la petite quan-
tité d'acide sulfurique qui reste combinée en sulfate de plomb à la
négative ou dans le dépôt de matière au fond du bac.
Accumulateurs à électrolyte acide sulfurique. — 1*^ Accumulateur
peroxyde deplomb \ acide sulfurique | zinc, — Ce couple ne diffère
de l'accumulateur ordinaire au plomb que par le remplacement, à la
plaque négative, du plomb spongieux par le zinc. Les réactions chi-
miques qui se produisent pendant le fonctionnement sont semblables
à celles de l'accumulateur au plomb et peuvent se traduire par réqua7
tion:
Zn + 2H2SO' + Pb02 :^ ZnSO» + PbSO^ + 2H20.
Tout ce que nous avons vu à propos de la théorie de l'accumulateur
au plomb s'applique ici pour la positive ; le fonctionnement de la
négative est essentiellement dilTérent, car le sulfate de zinc formé se
dissout alors que le sulfate de plomb était insoluble.
La force électromotrice est plus élevée d'environ 0,3 volt, grâce
au plus grand dégagement de chaleur de sulfatation du zinc par rap-
port au plomb.
Au début de la décharge, la courbe de force électromolrice
présente un coup de fouet avec des valeurs de 2,8 à 2,5 volts ; pen-
dant la partie stable qui vient ensuite, la force électromotrice se
maintient à une valeur comprise entre 2,4 et 2,3 volts. Le crochet se
ACCUMULATEURS DIVERS 419
produit alors, annonçant la fin de la décharge utilisable. Cependant,
si on continue la décharge, on constate que la courbe, après le cro-
chet, ne tombe pas à 0, mais qu'elle se maintient pendant très long-
temps à une force électromotrice comprise entre 0,6 et 0,4 volt. Cette
période, plus longue que la première, se termine à son tour par une
chute brusque à 0.
Pendant la décharge utilisable, les réactions sont bien données par
Téquation ci-dessus. Mais, si on suppose qu'à la fin de cette décharge,
la positive étant épuisée, il y a encore un excès de zinc, un nouveau
coupk peut entrer en fonctionnement, le sulfate de plomb faisant
fonction d'électrode positive et donnant avec le zinc dans Facide sul-
furique une force électromotrice d'environ 0,5 volt. La réaction de
décharge correspondant à ce nouveau couple peut se traduire par
l'équation :
Zn + H2S0* + PbSO» = ZnSO» + H2S0* + Pb,
de telle sorte que la positive, complètement déchargée, passe à l'état
de plomb spongieux.
En outre deTaugmentation de la force électromotrice, l'accumulateur
au zinc donne sur celui au plomb l'avantage d'une plus grande capa-
cité spécifique, car l'équivalent électrochimique du zinc est très
inférieur à celui du plomb. Ainsi, tandis qu'il faut théorique-
ment 3»%86 de plomb par ampère-heure, il suffit d'engager
1»%21 de zinc pour produire la même quantité d'électricité. Si
on joint à cela que le coefficient d'utilisation est plus élevé dans
le cas du zinc, par suite de la dissolution du métal épuisé, on voit
que, pour la même capacité, les cathodes en zinc pourront être, théo-
riquement, de poids très inférieur à celles en plomb.
Ces deux premiers avantages se traduisent finalement par une
augmentation de l'énergie spécifique, point très appréciable dans les
accumulateurs.
Le rapport des forces électromotrices moyennes, en décharge et
en charge, ce que E. Reynier appelle le coefficient de baisse, est un
peu supérieur dans le cas de l'élément au zinc, pour les mêmes rai-
sons qui ont été expliquées précédemment à propos de l'augmenta-
tion de ce même coefficient avec la concentration de l'acide dans le
cas de l'accumulateur au plomb. Dans les conditions les plus favo-
rables, E. Reynier* a trouvé pour ce coefficient la valeur 0,95 pour
Taccumulateur au plomb et 0,983 pour celui au zinc.
l. Piles électriques et Accumulateurs, p. 122.
i20 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Malheureusement ces avantages très réels sont compensés et au
delà par des inconvénients qui rendent impossible l'emploi industriel
de cet accumulateur. Le zinc, en effet, s'attaque à circuit ouvert. On
a bien essayé de remédier à cet inconvénient par Tamalgamation ;
mais outre que les actions locales, quoique réduites, sont encore
importantes, il est assez difficile et compliqué d'amalgamer unifor-
mément des dépôts de zinc sans cesse renouvelés.
Un autre inconvénient très grave provient de la dissolution du
métal actif pendant la décharge. La charge ramène celui-ci sur la
cathode, sous forme de dépôt électrolytique. Or, on le sait, un dépôt
électroly tique exige des conditions qui sont en général incompatibles
avec les nécessités des charges pratiques.
Il se produit alors pendant la charge un dépôt plus ou moins régu-
lier du métal, et tandis qu*en certains points la couche peut être suf-
fisamment épaisse pour venir toucher Tanode, en d'autres points elle
est insuffisante. Il arrive même fatalement qu'une adhérence impar-
faite provoque la chute de métal au fond de l'élément; cette quantité
de métal ainsi éliminé des réactions n'y entre plus que grâce
à son attaque directe par Télectrolyte, d'où perte importante
d'énergie.
Parmi les éléments à zinc amalgamé, citons ceux de Keynier, de
d'Arsonval et Carpentier, de Bailly, de Tamine, etc.
Récemment Oscar Gabran (Elektrotechnische Zeitschrift^ t. XXIII,
p. 571; 26 juin 1902) dit avoir obtenu d'assez bons résultats en pre-
nant comme support du dépôt de zinc des lames de cuivre amalgamé
en communication permanente avec un excès de mercure.
Nothomb et Schaeffer (Brevet français 313493, du 14 août 1901)
ont pris comme électrode négative le vase même de l'élément cons-
titué par du cuivre rouge amalgamé et au fond duquel est disposée
une couche de mercure.
^"^Accumulateur peroxyde de plomb \ acidesulfiirique \ cadmium, —
En vue de diminuer l'attaque de la cathode à circuit ouvert, Commelin
et Finot ont remplacé le zinc par le cadmium. Ils constituent leur
accumulateur d'une positive ordinaire au peroxyde, et d'une néga-
tive en feuille mince de plomb amalgamé comme support du cad-
mium. L'électrolyle est une solution de sulfate de cadmium addition-
née de 10 0/0 d'acide sulfurique. Les réactions qui se produisent en
charge et en décharge sont exactement les mêmes que pour l'élé-
ment précédent au zinc, et le sulfate de cadmium formé se dissout
dans l'électrolyte. La force électromotrîce, plus faible que celle obte-
ACCITMULATEURS DIVERS 421
nue avec le zinc, est cependant supérieure à celle que donne Taccu-
mulateur au plomb ; elle atteint environ 2,30 volts.
Comparé à Télément au plomb, Faccumulateur au cadmium pré-
sente les mêmes avantages et les mêmes inconvénients que celui au
zinc. Les actions locales provenant de Faction chimique de Tacide
sur la cathode sont un peu diminuées, mais sont encore importantes.
Se rattachant aux deux couples précédents, l'élément Werner* a
son électrolyte constitué par une solution de sulfate de zinc, de sul-
fate de cadmium et de sulfate de magnésium. Par ce mélange, Tavaii-
tage obtenu est une meilleure adhérence du dépôt métallique sur la
cathode; Taddilion du sulfate de magnésium permet d'obtenir une
bonne peroxydation de la positive, tout en employant des solutions
concentrées de sulfates de zinc et de cadmium, conditions néces-
saires pour assurer une adhérence suffisante.
Le fonctionnement et la critique de cet élément sont exactement les
mêmes que dans le cas des accumulateurs à cathodes de zinc ou de
cadmium.
3** Accumulateur peroxyde de plomb \ acide sulfurique \ cuivre,
— Lorsqu'on remplace dans Taccumulateur ordinaire la cathode en
plomb spongieux par une cathode en cuivre, on obtient un couple
réversible de force électromotrice de 1,2 à 1,3 volt, inférieure de plus
de 0,5 volt à celle de l'élément au plomb, par suite du dégagement
de chaleur dû à la sulfatation du cuivre, qui est plus faible que celui
qui correspond à la sulfatation du plomb.
Pendant la décharge de ce couple, on constate d*abord, comme
dans l'élément au plomb et dans le précédent, la période appelée coup
de fouet pendant laquelle la force électromotrice tombe d'une valeur
élevée (1,5 volt à 1,8 volt) à la valeur normale 1,25 volt. La plus grande
partie de la courbe se tient ensuite aux environs de cette valeur, qui
correspond aux réactions ordinaires exprimées par l'équation :
Cu + 2H«S0* + Pb02 :^ CuSO» + PbSO' + 2H20.
Après épuisement, la courbe fait un crochet et tombe rapidement
àO.
Au point de vue de la capacité spécifique, cet élément est plus
avantageux que l'accumulateur au plomb, puisqu'il suffit de 1«%18
de cuivre pour produire 1 ampère-heure, tandis qu'il faut 3''",86 de
plomb.
1. Éclairage électrique, t. XV, p. 242.
422
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
En revanche, sa force électromotrice est beaucoup plus faible que
celle de Taccumulateur au plomb; ses actions locales, dues à Tatlaque
directe du cuivre par Tacide sulfurique, sont aussi supérieures à celles
de ce dernier élément, quoique bien inférieures à celles de Télément
au zinc. Comme ce dernier, il présente en outre tous les inconvé-
nients provoqués par la dissolution du métal de la cathode à la
décharge.
Enfin, même à égalité de rendement en quantité, il présente sur
Taccumulateur au plomb Tinconvénient d*un plus faible rendement
en énergie, son coefficient de baisse étant plus faible. C'est ainsi que
E. Reynier * trouvait pour ce coefficient la valeur 0,87 dans les con-
ditions les plus favorables, tandis qu'il obtenait 0,95 avec laccumu-
lateur au plomb.
G. Darrieus* a également étudié Taccumulateur au cuivre, dont il
eonstituait la négative par réduction à Tétat de cuivre spongieux du
chlorure cuivreux em-
pâté sur un support
et placé en contact,
dans Teau, avec deux
lames de zinc. Il a
constaté aussi une
force électromotrice
(1,93 volt) très élevée
au début, et a obtenu
comme courbe de décharge dans Tacide à 2^" B. celle représentée
par la figure 151, qui montre au début une baisse rapide de 1,4
à 1,2 volt. D'après G. Darrieus, la période constante correspondrait
non pas à la force électromotrice 1,25 volt obtenue avec le cuivre
ordinaire, mais à la valeur 1,68 volt, la différence 1,68 — 1,25= 0,43
volt étant imputée par cet auteur à la nature du cuivre spongieux,
qui serait un état allotropique du cuivre ordinaire^.
Pendant la période du coup de fouet, cet auteur a trouvé qu'il n'y
a pas attaque du cuivre et que c'est l'hydrogène qui est brûlé. Un
échantillon de 28^300 de cuivre négatif prélevé sous l'eau, de
façon à éviter le contact avec l'air, a, en effet, dégagé à une tem-
f*
H
_
_
to
■"
—
—
—
—
\
s.
—
—
—
^0.1
H
'
■
i
7
i
i
t
'
<
^
S
Heures
Fio. 151. — Courbe de décharge de l'accumulateur
au cuivre.
1. Piles éleclnques et Accumulateurs^ p. 122.
2. Eclairage électrique y t. XIV, p. 501.
3. Cependant nous navons jamais constaté que des différences de potentiel
excessivement faibles entre le cuivre ordinaire et le cuivre électrolysé du sulfate,
comme cela a lieu dans cet accumulateur.
ACCUMULATEURS DIVERS
423
péralure voisine de Tébullition un volume de 2 centimètres cubes
d'hydrogène.
4® Accumulateur peroxyde de plomb \ acide suif urique \ antimoine,
— G. Darrieus ' a étudié le couple réversible antimoine spongieux |
acide sulfurique | peroxyde de plomb. M obtenait Télect rode négative
en coulant des pastilles de Toxyde Sb^O', pastilles qui étaient
réduites ensuite par le courant en antimoine spongieux.
La négative de Taccumulateur étant constituée par une plaque en
antimoine spongieux, on trouve comme force électromotrice 2,03 volts
aussitôt après la rupture du courant de charge. Après une heure de
repos, elle atteint encore 1,74 volt,
puis baisse jusqu'à la valeur
constante 1,64 volt.
Cette valeur élevée de la force
électromotrice initiale est attri-
buée par G. Darrieus au couple
acide persulfurique | hydrogène.
Si on mesure la force électro-
motrice du couple Pb spongieux I
Sb spongieux, on trouve 0,34 volt, valeur qui, ajoutée à 1,64 volt,
donne bien la force électromotrice 1,98 volt de Taccumulateur ordi-
naire.
L'allure de la décharge pour la négative en antimoine est repré-
sentée par la courbe figure 152. Au-dessous de 1,20 volt, la différence
de potentiel baisse rapidement.
La courbe figure 133 donne l'allure de la charge; on voit qu'elle est
FiG. 152. — Courbe de décharge
de Taccumulateur à rantimoine.
2.k
>.t
i
ts
t.t
/♦
I'
* as
41
-i=r-L-^-*^
"^^"^
r-r-
1 '
1 ■
1 M
\"^
: "1 1
1 1 ;
i » ■>->—
M
-4— — 1— .
—i — ' ■ ! ■ ■
3
» s
^ ' i !
7
.1 : 1 .,
1 Jû n
FiG. 153. — Courbe de charge de raccumulateur à Tantimoine.
identique à celle de l'accumulateur au plomb. Le dégagement gazeux
à la négative n'apparaît que dans la seconde partie delà courbe.
1. Éclairage électrique^ t. XIV, p. 555; 1898.
424 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La décharge se rapporte à une négative de 1 décimètre carré de sur-
face (sur un côté), dont les pastilles d'antimoine spongieux sont sup-
portées par un quadrillage en plomb recouvert d'une matière iso-
lante. Cette plaque, montée entre deux positives en peroxyde de
plomb, est déchargée dans Tacide à 35* B. sur une résistance exté-
rieure de 1,08 ohm.
La courbe de charge correspond à Tintensité 1 ampère.
Analysant la matière négative à la fin de la décharge, G. Darrieus
trouva que celle-ci ne renferme pas trace d'acide sulfuriqueet qu'elle
est soluble en partie, sans dégagement d'hydrogène, dans l'acide chlor-
hydrique étendu. Il en conclut que l'antimoine ne fait que s'oxyder
pendant la décharge, à l'état de sous-oxyde, et qu'il ne se sulfate
pas * .
L'énergie spécifique obtenue était un peu supérieure à celle donnée
par l'élément au plomb ^.
D'après cet auteur, l'antimoine spongieux présenterait sur le plomb
spongieux l'avantage de la non-sulfatation à circuit ouvert, une néga-
tive en antimoine spongieux, déchargée, ne se sulfatant pas au con-
tact de l'acide sulfurique.
Cependant ce couple donne un rendement en énergie notablement
inférieur à celui de l'accumulateur au plomb. C'est ainsi que, pour
une tension moyenne de charge très voisine, G. Darrieus trouvait
à la décharge 1,45 volt pour l'antimoine et 1,90 volt pour le plomb,
comme tension moyenne. D'où il résulterait que le coefficient de
baisse, et par suite le rendement en énergie, serait seulement, pour le
1 45
couple à antimoine, les t-^, = 0,76 de celui de l'accumulateur au
plomb ^.
Nous ajouterons que Tantimoine présente les inconvénients des
cathodes partiellement solubles; nous avons reconnu que cette solubi-
i. C'est un des arguments que donne G. Darrieus contre la théorie de la double
sulfatât ion.
2. G. Darrieus a obtenu, avec un élément à 5 plaques 400 x 190 millimétrés (dont
3 négatives en antimoine), une capacité de 59 ampères-heures à une intensité
moyenne de 1,75 ampère et avec une différence de potentiel moyenne de
1,45 voltf soit une énergie de 85,5 watts-heures, tandis qu'il ne trouvait que
36 ampères-heures sous 1,92 volt, soit 69,1 watts-heures pour Télément au plomb
correspondant.
3. Il est probable qu'on peut obtenir un rapport supérieur ; mais il ne faut pas
oublier que G. Darrieus faisait usage d'un quadrillage en plomb comme support
de l'antimoine spongieux, ce qui a évidemment pour conséquence d'élever la
tension fin charge et, par suite, la tension moyenne de charge, d'où diminution du
coefficient de baisse.
\
ACCUMULATEURS DIVERS 425
lité est suffisante pour qu'après un petit nombre de décharges la
négative se recouvre d'une couche très volumineuse d'antimoine élec-
trolysé, en même temps qu'une partie de celui-ci tombe au fond du
vase et est éliminée des réactions.
Ces inconvénients suffisent à rendre inutilisable ce couple réver-
sible.
ïi>* Accumulateur peroxyde de plomb \ acide suif urique \ bismuth, —
D'après G. Darrieus ^ le couple bismuth | acide sulfurique | peroxyde
de plomb se comporterait comme le précédent. Avec du bismuth spon-
gieux obtenu en attaquant par l'acide chlorhydrique un alliage de
bismuth et d'étain, ce dernier seul se dissolvant, on obtient une force
électromotrice de 2,^6 volts à la (in de la charge; cette force électro-
motrice tombe rapidement à 2,05 volts.
En décharge, la période normale correspond à la force électromo-
trice 1,65 volt, et la tension moyenne aux bornes, à 1 ,42 volt. D'après
G. Darrieus, le bismuth passerait simplement à l'état d'oxydule, à la
fin de la décharge, et ne se sulfaterait pas.
Toutes les conclusions relatives aux inconvénients et avantages
de ce couple sont les mêmes que celles ci-dessus exposées pour l'an-
timoine.
^^Accumulateur peroxyde de plomb \ acide sulfurique \ argent, —
On peut constituer un couple réversible en remplaçant dans l'accu-
mulateur au plomb la plaque négative par une cathode en argent
réduit. Une telle cathode peut être obtenue facilement en empâtant
un support d'argent de chlorure d'argent et en réduisant ensuite
celui-ci à Taide du zinc. On sait que, lorsqu'on ferme le circuit d'un
couple chlorure d'argent-zinc, le dépolarisant, qui est ici le chlorure
d'argent, se réduit en argent métallique. Ce couple a une force élec-
tromotrice de 1,02 volt, lorsque l'électrolyle est constitué par une
dissolution étendue (10° B.) de chlorure de zinc.
Après réduction, la cathode d'argent, soigneusement débarrassée
des dernières traces de chlorure de zinc, peut former, en regard
d'une anode en peroxyde de plomb, dans une dissolution d'acide
sulfurique, un couple réversible.
La figure 154 montre quelle est l'allure des courbes de décharge
et de charge d'un tel couple, d'après nos déterminations. Les courbes
ab et cd se rapportent à la tension aux bornes ; les courbes a'b'
et c'd indiquent les variations de la tension cathodique en utilisant
i. Éclairage électrique, t. XIV, p. .*>60.
426
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
comme électrode supplémeotaire le plomb spongieux. La concen-
tration de Tacide sulfiirique élait égale à 29* B. fin charge; il y ayaît
d'ailleurs grand excès d*acide, et la positive PbO', de dimensions très
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n tZ 13 H.^ 2 4 6 8 10 12 H ï61ft 20222426 28 SO
Décharge Charge Eui vante
Temps en heures
Fio. 154. — Courbes de décharge et de charge de raccumulateur à 1 argent.
supérieures à la négative, avait une capacité beaucoup plus élevée.
L'argent réduit travaillait sous une épaisseur de 4 millimètres ; la
densité de courant de décharge était égale à 0,93 ampère par déci-
mètre carré de surface active de matière négative ; celle de charge
avait une valeur moitié de celle-ci.
La force électromotrice, un peu supérieure à 1,50 volt au début
de la décharge, baisse rapidement jusque 1,05 volt, puis plus lente-
ment pendant la partie stable de la décharge, jusque 0,97 volt, point
où survient le crochet brusque de la courbe. Comme on peut le cons-
tater d'après la courbe a'b\ c'est la calhode qui cause ici la partie
initiale instable que Ton peut attribuer à la présence de Thydrogène
occlus. Ce phénomène prend, dans le cas de l'argent, une importance
plus considérable qu'avec le plomb. A part cette portion initiale de
décharge, les courbes de tension cathodique sont absolument com-
parables à celles que donne la cathode en plomb spongieux, à con-
dition de tenir compte de la différence des ordonnées égales à la
valeur du couple plomb | acide sulfurique | argent, soit 1,00 volt envi-
ron. La fin de la charge est également marquée par une baisse
ACCUMUIATEURS DIVERS 427
brusqué de la tension jusqu'à une valeur constante qui correspond
au dégagement de Thydrogène. La difTérence 0,95 — 0,40 = 0,85 volt
entre les deux parties constantes de la courbe de charge est beau-
coup plus grande que dans le cas de la cathode en plomb ; c'est là,
comme on Ta vu déjà, une cause d'infériorité au point de vue du ren-
dement en énergie, par suite de Télévation qui en résulte pour la
tension moyenne de charge.
Les actions chimiques à la décharge sont identiques à celles de la
cathode en plomb, avec cette différence que Télectrolyte s'enrichit
d'une façon notable de sulfate d'argent, ce sel étant partiellement
soluble. C'est peut-être en partie à cette circonstance que l'on doit
d'avoir un coefficient d'utilisation de la matière active négative
beaucoup plus élevé qu'avec le plomb spong^'eux. C'est ainsi qu'au
régime de décharge de trois heures représenté par la figure ci-
dessus, nous avons pu obtenir 212,3 ampères-heures par kilogramme
de matière active négative, ce qui correspond à 4*','i d'argent par
ampère-heure. Comme il faut théoriquement 4»", 025 d'argent par
ampère-heure, le coefficient d'utilisation de la matière négative atteint
donc ici :
tf =.,««.
Au point de vue pratique, il n'y a pas à songer à l'utilisation de
ce couple à cause du prix excessif de Targent. En outre, la solubi-
lité du sulfate d'argent est loin d'être négligeable; de sorte que c'est
un véritable dépôt électroly tique d'argent que l'on opère à la fin de
la charge. On se trouve donc dans les mêmes conditions que dans
le cas du zinc. 11 est vrai que lesactionslocalessont ici bien moindres,
l'argent s'attaquant excessivement peu dans l'acide sulfurique
étendu. Pendant le fonctionnement de l'élément à cathode d'argent,
on constate qu'après un certain temps de décharge une certaine
quantité de sulfate d'argent dissous dans l'électrolyte se dépose en
cristaux au fond de l'élément. A la charge suivante, la redissolulion
de celui-ci n'est pas complète, et c'est ce qui explique que, dans la
figure ci-dessus, tandis que théoriquement la fin de la charge n'aurait
dû apparaître que vers la vingt-septième heure, en pratique Thydro-
gène se dégage depuis la vingt et unième. Ce phénomène est, en
outre, cause de la désagrégation de la négative ainsi que de la dimi-
nution de sa capacité.
7" Accumulateur acide antimonique \ acide sulfurique \ plomb
42B
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIXiUES
spongieux, — G. Darrieus^ a constitué un accumulateur en rempla-
çant, dans Télément ordinaire au plomb, la plaque de peroxyde par
une anode en acide antimonique obtenu en chargeant en positive,
dans Teau acidulée sulfurique, une plaque en antimoine spongieux.
La force électromotrice de ce couple a été trouvée égale à 0,72 volt.
1.0
1 o
~~
n
""1
~
t6
t4
i.l
<o i,0
^ OS
^ OS
a4 '
0.1
—
^
-»
^
0 _
_
■^
i 1 5 Jt s
W 15
Heures
20
25
Fio. 155. — Courbe de décharge de laccumulateur à l'acide antimoDique.
Pendant la décharge, la négative en plomb spongieux se sulfate
comme dans Taccumulateur au plomb. La positive, d'après Darrieus,
se réduirait et passerait seulement de Tétat d'acide antimonique à
celui d'oxyde antimonieux.
En étudiant la courbe de décharge, on trouve l'allure donnée par
la figure 155 *.
La courbe indique, comme on le voit, un coup de fouet très pro-
noncé suivi de la partie la plus importante de la décharge et qui
correspond aux actions chimiques ci-dessus mentionnées.
Cet élément, qui n'a jamais été employé pratiquement par suite
de sa faible force électromotrice, de son mauvais rendement en
énergie et aussi par suite de la solubilité partielle des oxydes d'anti-
moine dont le métal s'électrolyse alors à la cathode, cet élément,
disons-nous, n'a servi à G. Darrieus que pour ses conclusions théo-
riques relatives à l'état allotropique du ploml) spongieux'.
1. Éclairage électrique, t. XIV, p. 500.
2. Cette courbe se rapporte à uq élément composé d'une plaque positive de
1 décimètre carré, en acide antimonique, et de deux négatives en plomb spongieux,
déchargeant sur une résistance fixe de 1,3 ohm, avec une concentration d'acide
de 35* B.
3. Cet auteur déduit en effet des données thermochimiques les valeurs sui.
vantes :
Chaleur de formation d'un équivalent de suirale de plomb H~ 36.200 G.
Décomposition de l'acide antimonique et réduction en oxyde antimonieux — 30.700 G.
Différence -f 5.500 C.
ACCUMULATEURS DIVKRS ' 429
Âccamulateurs à deux liquides. — Accumulateur peroxyde de
plomb I acide sulfurique \ soude | zinc, — H. Lake^ a proposé de
constituer un accumulateur à deux liquides séparés par un cloison-
nement ; au pôle négatif, la cathode en zinc plonge dans une dissolution
de soude caustique ; au pôle positif, Tanode en peroxyde de plomb
plonge dans une solution d'acide sulfurique dilué.
Les réactions chimiques seraient d'après cet auteur :
Zn + 0 + 2NaOH = Zn (ONa)^ + H^O
2NaOH + H^SO» = Na^SO* + 2H^
Pb02 + 2H + H2S0» =r PbSO« + 2H20
et le dégagement total de chaleur serait égal à 164,6 C, dételle
sorte que, par application de la loi de Thomson, la force électro-
4fkA fi
motrice calculée serait égale à ' = 3,57 volts, valeur voisine de
la force électromotrice mesurée, 3,2 à 3,3 volts.
Comme inconvénients d'un tel couple, signalons, en outre des
défauts inhérents au fonctionnement des cathodes solubles, l'action
locale par attaque du zinc à circuit ouvert et aussi la présence d'un
cloisonnement, qui augmente non seulement le poids, mais surtout
l'encombrement ot la résistance intérieure; un tel cloisonnement
résistant à l'action prolongée des alcalis est d'ailleurs très difficile
à trouver.
4l*oiKil résulte pour la force électroiuotrice, d'après la loi de Thomson :
i^= «•^'-'"'-
En y ajoutant 0,46 volt, représentant, d'après lui, la différence de chaleur de
-combinaison du plomb spongieux et du plomb ordinaire, il trouve ainsi 0,70 volt,
valeur qui se rapproche de celle (0,12) mesurée.
D'après les chiffres de Berthelot (Annuaire du Bureau des Longitudes), il nous
semble cependant que, en supposant les réactions ci-dessus, il faudrait écrire en
cotation équivalente :
Chaleur de rormalion d'un équivalent de suKate de plomb -\- 30.200 C.
Décoroposilion de ] acide antimonique et réduction en oxyde anlimonieux.. — 1 j.350 C.
Différence + 20.850 C.
■d'où il résulterait pour la force électromotrice calculée d'après la loi de Thom-
son :
S= «•--• ■
1. Brevet anglais "259, du 2 avril 1896 ; Éclairage électrique, t. XII, p. 211.
430 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
ÂCGumulatears à gaz. — On sait que Grove a constitué une pile
réversible à gaz hydrogène et oxygène en électrolysant Teau entre
deux fils de platine. Pendant la décharge de cette pile, les deux gaz
se recombinent et il se reforme de Teau. Mais les quantités de gaz
absorbées par les électrodes, ou en dissolution dans Teau, étant ici
très faibles, la pile ne produisait que des quantités d'électricité insi-
gnifiantes.
En 1881, J. Rousse^ a décrit une série de combinaisons utilisant
les phénomènes d occlusion. II employait d'abord une plaque néga-
tive en palladium et une positive en peroxyde de plomb. Le palla-
dium absorbe environ i.OOO fois son volume d'hydrogène, de sorte
que i centimètre cube absorbe 0'%0896 de ce gaz. Comme 1 ampère-
heure sépare 0«%037 d'hydrogène, il suffit donc de 1 centimètre cube
de palladium pour obtenir 2,4 ampères-heures ; c'est-à-dire que,
sous une tension de 2 volts, 12 grammes de palladium peuvent
donner 4.8 watts-heures. Avec le platine absorbant i.OOO fois son
volume d'oxygène, il faut environ 25 grammes de métal pour produire
2,4 ampères-heures.
Comme deuxième combinaison. Rousse utilisait le fer en présence
des alcalis. D*un poids spécifique égal à 7,8, le fer occlut plus de
200 fois son volume d'hydrogène. Dans ces conditions, i centimètre
cube de fer absorbe 0«%0177 d'hydrogène, et il suffit de 16 grammes
de fer par ampère-heure. Avec une plaque positive en platine d'un
poids de 10 grammes par ampère-heure, on trouve ici un poids
tolal de plaques de 26 grammes pour produire 2 watts-heures. Par
kilogramme de plaques on obtient donc 80 watts-heures, soit encore
40 watts-heures par kilogramme d'élément.
Les électrodes qui servent à l'occlusion des gaz se détériorent
facilement. D'autre part, de tels éléments présentent des phénomènes
de variation de force électromotrice à circuit ouvert comparables à
ceux des accumulateurs au plomb. J. Rabinowicz^ explique de la
façon suivante ces différents phénomènes :
On sait qu'entre deux corps existe une force d'attraction propor-
tionnelle à leur masse et inversement proportionnelle au carré de
leur distance. Cette loi est valable pour les molécules d'un même
corps ; ces molécules ne sont pas en contact, mais séparées par ce
qu'on appelle les espaces intermoléculaires. Si on introduit des
1. Elektrochemiscke Zeitschrift, t. IX, p. 95.
2. Elektrochemiscke Zeitschrift^t. IX, p. 93; — Éclairage éleclriquey t. XXX 111,
p. 176: 1" novembre 1902.
ACGU^fUIJ^TEURS DIVERS
431
molécules d'hydrogène dans ces espaces intermoléculaires, les forces
d'attraction entre les molécules d'hydrogène et les molécules de
métal sont souvent plus grandes que celles qui existent pour les
molécules de métal entre elles ; ces dernières nous sont données
approximativement par la résistance mécanique du corps. On peut
en conclure que les forces d'attraction de Thydrogène suffisent pour
que celui-ci prenne la forme fluide dans le métah
Lorsqu'une partie de cet hydrogène est oxydé avec production
d'eau, il se produit un dégagement de chaleur que Thydrogène fluide
t-
a
+ -t
îlKw ^*ftf1lT
-K
H
M
!«■
Ir" ^
u
FiG. 156, 157, 158 et 159. — Schéma de la répartition de l'hydrogène
sur une plaque de palladium.
restant porte sur sa température critique ; il en résulte un écarte-
ment des molécules métalliques, ce qui explique la dégradation de
l'électrode. Il importe donc, pour faciliter l'introduction de l'hydro-
gène, d'éloigner les molécules métalliques entre elles, c'est-à-dire
de choisir des métaux dan» un état de grande division, comme
Téponge de platine.
D'un autre côté, si on considère la répartition de l'hydrogène dans
la plaque de palladium, par exemple, on trouve que la quantité de
celui-ci est plus grande sur les surfaces en regard des positives. La
figure 156 représente la répartition à la fin de la charge, c'est-à-
dire quand la couche superficielle est devenue telle qu'il ne peut y
avoir absorption d'hydrogène. En laissant ensuite en repos, la répar-
tition s'égalise et prend alors Taspect de la figure 157, La plaque
redevient alors capable d'absorber à nouveau de l'hydrogène, et sa
capacité augmente ; elle agit donc comme si elle s'était en partie dé-
chargée pendant le repos.
A la fin de la décharge, la répartition prend évidemment la forme
donnée par la figure 158. A ce moment, le repos agit aussi en égali-
sant l'hydrogène selon la figure 159, et la plaque peut encore déchar-
ger. Ainsi s'explique également ce fait que la capacité croît avec le
432 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES "
temps de décharge. A Télat de fine division, les métaux donnent
des courbes de décharges et de cliarges beaucoup plus uniformes,
parce que le frottement entre les molécules métalliques et les molé-
cules gazeuses est moindre, ce qui rend celles-ci plus mobiles.
Cailletetet Colardeau^ ont étudié le phénomène de la condensa-
tion des gaz par les métaux de la famille du platine, en vue de Tamé*
lioration de la pile réversible à gaz. Ils ont constaté que, si on prend
des électrodes composées de 6 à 7 grammes de mousse de platine
enfermée dans un petit sac de soie et reliée à une tige de platine ame-
nant le courant, et qu'on charge à 1 ampère jusqu'à franc dégage-
ment gazeux, soit environ trente secondes, on trouve à la décharge
une force électromotrice initiale de 1,8 volt.
La résistance extérieure étant 2 ohms, le courant reste constant
pendant un temps très court, puis diminue et s^annule après dix
secondes.
A la pression de 15 atmosphères, la force électromotrice initiale
est la même ; mais le courant ne s'annule qu'après deux minutes.
A partir de 50 atmosphères, il y a d'abord descente rapide, puis
léger relèvement, et le courant reste constant à 0,5 ampère pendant
un temps assez long, après quoi il descend plus lentement que précé-
demment.
A la pression de 600 atmosphères, le courant peut ôtre maintenu à
0,6 ampère pendant quarante minutes.
Le rendement en ampères-heures est très élevé et peut atteindre
0,95 à 0,98, si on opère la décharge immédiatement après la charge.
Les deux électrodes n'absorbent pas des quantités équivalentes
d'oxygène et d'hydrogène. L'électrode négative doit peser trois fois
plus que l'électrode positive.
. Dans ces conditions, on obtient alors une capacité spécifique de
56 ampères-heures par kilogramme deplatine avec une intensité spé-
cifique constante de 100 ampères par kilogramme de platine. Ces
chiffres sont très supérieurs à ceux obtenus avec le plomb.
Parmi les autres métaux de la famille du platine, l'iridium fournit
des résultats très voisins de ceux du platine.
Le ruthénium s'attaque légèrement dans l'acide sulfurique étendu
et brunit au positif. L'allure générale est la même pour toutes les
pressions, mais il n'y a pas ici de partie vraiment rectiligne.
Le palladium fournit les résultats les plus intéressants : c'est ainsi
1. Éclairage électrique^ t. I, p. 372.
ACCUMULATEURS DIVERS 433
que la capacité par kilogramme de mousse peut atteindre sous pres-
sion 176 ampères-heures.
Pour la saturation des électrodes, on doit prendre ici un poids 2
pour Télectrode positive et i pour Télectrode négative, rapport en
sens inverse de celui du platine. Le palladium absorbe 2.400 fois
son volume d*hydrogène, et 600 fois son volume d'oxygène.
La mousçed'or, obtenue par réduction du chlorure par Tacide sul«
fureux, donne des résultats analogues à ceux du platine.
Avec Fargent, le mercure, Tétain, le nickel, le cobalt, on ne retrouve
plus les mêmes phénomènes ; il y a dissolution, et la pression n'a
plus d'influence.
Avec le charbon, la force électromotrice est 1 volt à basse pres-
sion et ne varie pas beaucoup avec celle-ci. Mais il y a ici aussi
action chimique, et Toxygène passe presque entièrement a l'état
d*acide carbonique.
Malgré les résultats très intéressants obtenus notamment avec le
palladium, la pile réversible à gaz n'est pas encore entrée dans le
domaine industriel, pour des raisons multiples. D'abord l'avantage
de la légèreté sur l'accumulateur au plomb diminue lorsque au lieu
de considérer la capacité spécifique on considère l'énergie spéci-
fique, car en eiïet, tandis que l'accumulateur au plomb donne une ten-
sion moyenne de 1,9 li 2,0 volts à la décharge, on ne doit compter
ici que 1,2 à 1,3 volt. Cet avantage doit diminuer plus considéra-
blement encore, si on rapporte l'énergie spécifique non pas au kilo-
gramme d'électrodes, mais au kilogramme de poids total, par suite
des dimensions que doit avoir le récipient dans le cas de l'accumula-
teur à gaz sous forte pression.
Au point de vue de la réversibilité, cet accumulateur est, d'autre
part, très inférieur à l'élément au plomb. La charge exige en effet
une tension qui atteint facilement 2,3 volts. A la décharge, la ten-
sion débute bien vers 2 volts ; mais elle tombe en quelques minutes à
la valeur 1,2 à 1,3 volt, qui correspond à la force électromotrice
1,5 volt due à la recombinaison en eau des deux gaz hydrogène et
oxygène. 11 en résulte pour le coefficient de baisse une valeur qui ne
dépasse pas 0,6. Dans ces conditions, même en supposant un rende-
ment en quantité voisin de 0,9, on voit que le rendement en énergie
ne dépasse pas sensiblement 0,5.
Si on joint à ces inconvénients d'ordre technique le prix extraor-
dinairement élevé des matières employées (le palladium valant envi-
ron 10.000 fois plus cher que le plomb), on comprendra que ce genre
28
434 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
d'accumulateur ne concurrence pas encore l'élément au plomb.
Quoique d'un principe un peu différent, Taccumulateur Commelin
et Yiau* peut être classé parmi les accumulateurs à gaz sous pres-
sion. Cet élément se compose en principe d'une cathode en cadmium
(cadmium déposé sur un support en plomb antimonieux] et d'une
anode constituée par un charbon creux et poreux en communication
avec un récipient pouvant recevoir de l'oxygène sous pression
(1 kilogramme par centimètre cube environ) ; l'électrolyte est de
l'acide sulfurique.
A la décharge, le cadmium forme du sulfate de cadmium qui se
dissout, tandis qu'à l'électrode positive l'oxygène se combine à
l'hydrogène en donnant de l'eau. A la charge se produisent les réac-
tions inverses, et le cadmium, d'une part, et l'oxygène sous pres-
sion, d'autre part, sont régénérés. La force électromotrice du couple
est égale à 1,5 volt.
Bien qu'il n'ait pas été publié de renseignements sur le fonction-
nement de cet accumulateur, il est certain que son énergie spéci-
fique est plus faible que celle de l'accumulateur au plomb; son
rendement en énergie doit être également inférieur et ses actions
locales plus grandes par suite de l'attaque du cadmium par l'acide
sulfurique à circuit ouvert. Sa fabrication plus compliquée et son
encombrement contribuent en outre à le rendre inférieur àtous points
de vue à l'accumulateur au plomb.
Accumulateurs à électrolyte alcalin. — i^ Accumulateur zinc \ po^
tasse I oxyde de cuivre. — On connaît la pile de l^alandeet Chaperon
dans laquelle la cathode est constituée par une lame de zinc, l'électro-
lyte par une solution de potasse caustique, et le dépolarisant par de
l'oxyde de cuivre. Cette pile est réversible, comme le constatèrent de
Lalande et Chaperon.
Nous ne décrirons pas ici les différents modèles d'accumulateurs
basés sur ce couple et dont quelques-uns ont été quelque temps
employés, sans succès d'ailleurs, dans des exploitations industrielles.
Dans le fonctionnement de la pile à l'oxyde de cuivre, les actions
chimiques peuvent être représentées par l'équation :
Zn + 2K0H + GuO = Zn (0Kj2 + Cu + H20,
et la force électromotrice est égale à 0,8 volt environ.
i. Éclairage électrique, t XXIIl, p. 452; 1900.
ACCUMUIATEURS DIVERS 435
Cependant, lors de la charge de raccumulateûr ainsi constitué, on
évite autant que possible de produire Toxyde CuO noir pour s'arrê-
ter à Toxydule Cu'O rouge.
L'équation qui rend compte des réactions est alors la suivante :
Zn + 2K0H + Cu20 — Zn (OK)^ + 2Cu + H2(^.
Grâce aux faibles équivalents électrochimiqu3S dos substances
employées, la capacité spécifique de ces éléments est très notable-
ment supérieure à celle des accumulateurs au plomba Cependant,
par suite de la tension, qui est plus de deux fois inférieure à celle de
ces derniers, Ténergie spécifique reste sensiblement la même dans
les deux cas.
Ces accumulateurs ont comme grave inconvénient les actions
locaïes énergiques : en premier lieu, Tattaque du zinc par Télectro-
lyte, attaque queTon diminue parTamalgamation; en outre, un couple
local s'exerce entre le zinc et une petite quantité de cuivre électro-
lyâé sur celui-ci. Il a été en effet impossible de se soustraire à cet
inconvénient par suite de la solubilité, faible il est vrai, mais suffi-
sante, des oxydes de cuivre dans les solutions alcalines. Pendant la
charge, la moindre trace de cuivre en solution s'électrolyse sur la
cathode et y crée un couple local intense. L'oxyde CuO principale-
ment possède une solubilité assez grande, et c'est pour cette raison
qu'on essaie d'éviter, sans y parvenir complètement, sa formation.
On doit même cloisonner et entourer la positive d'une membrane
poreuse (parchemin, par exemple) pour éviter la diffusion du cuivre
vers la négative ; mais, malgré ces précautions, il se produit quand
même un dépôt de cuivre sur le zinc.
A cet inconvénient très grave de la solubilité partielle de l'anode,
il faut ajouter aussi les inconvénients précédemment signalés de la
solubilité du métal de la cathode.
Enfin, en ce qui concerne le rendement en énergie, le rapport des
tensions moyennes en décharge et en charge est inférieur à celui
donné par l'accumulateur au plomb, d'où rendement plus faible en
énergie.
Les données thermochimiques permettent de calculer la force
électromotrice. La loi de Thomson est en effet applicable, car on a
1. Un accumulateur Commelin-Desmazures-- Bail hache, de ce système, donnait
une capacité massique de 137 ampères-heures : kilogramme de plaques ou
41 ampères-heures: kilogramme de poids total d'élément au régime de 8** 30'. La
différence de potentiel moyenne était égale à 0,75 volt.
436 LES ACCU^IULATEURS ÉLECTRIQUES
reconnu expérimentalement que la force électromotrice est à peu
près indépendante de la température. On obtient ainsi :
Zn -f 0 -f H^O =3 -r 83,6C.
CaH) — Oz=z — 42,00.
Dégagement de chaleur — 41,6 G.
correspondant àâ"^ = 0,9 volt, valeur voisine delà force élec-
tromotricc mesurée. On remarquera en effet que la chaleur dégagée
par Toxydation du zinc n*est ici qu'approchée, car il n'a pas été
tenu compte de la chaleur de dissolution ou de combinaison de
Thydroxyde de zinc dans la potasse ou la soude.
2* Accumulateur zinc \ potasse \ oxyde de nickel^, — Le fonction-
nement de ce couple réversible est identique au précédent ; seul, le
dépolarisant est changé et le sesquioxyde de nickel a remplacé
Toxydule de cuivre. L'avantage de cette substitution résiderait dans
ce fait, qui a été indiqué par Titus Ritter von Michalowski *,
que le sesquioxyde de nickel est un composé endothermique et
que sa décomposition engendre par suite un dégagement de chaleur.
Grâce à cette propriété, la force électromotrice possède une valeur
beaucoup plus élevée que dans le cas précédent.
Si on traduit l'action réversible de ce couple par Téquation :
Zn -f 2K0H+ Ni203 Z^H 5^" (OK)» + 2NiO + H»0,
les données thermochimiques permettent de calculer de la façon
suivante la force électromotrice :
Zn + 0 + H20 = + 83,6 C.
Xi203 — 0 = + 1,8 C.3
Dégagement total de chaleur + 85,4 C.
85 4
qui correspondrait à la force électromotrice ^-~r= 1,84 volt,
d'après von Michalowski.
En prenant les données thermochimiques de YAnni^aire du
1. Dans le brevet français 261883, du 4 décembre 1896, Kriéger a revendiqué
i*eraploi de ce couple, pour lequel il a trouvé, comme force électromotrice,
1,82 volt.
2. Brevet anglais 15370, du 26 juillet 1899; — Éclairage électrique, t. XXH»
p. 415.
3. D'après St.-V. Laszczynski, Zeitschr. f.Elekirochemie, t. VII, p. 321.
ACCUMULATEURS DIVERS
437
Bureau des Longitudes, on trouve cependant que la réduction de
Ni*0' en NiO doit donner lieu non pas à un petit dégagement,
mais à une petite absorption de chaleur. On a en effet, d'après ces
chiffres :
Ni + 0 (hydraté) = + 61,4 C.
>'ii _f- 03 -- = + 122,2
il en résulterait pour la réduction de Ni-0^ en NiO une absorption
de 0,6 C. Le dégagement total de chaleur du couple serait alors :
83,6 — 0,6 = 83 C.
et la force électromotrice :
83
2.23
= 1,80 volt,
valeur bien rapprochée de la précédente.
La précision des mesures thermochimiques n'étant pas suffisante,
on peut dire que, si le sesquioxyde de nickel n'est pas endother-
mique, il est bien près de la neutralité, et qu'on peut pratiquement
considérer que sa réduction à l'état d'oxyde se fait sans absorption
ni dégagement de chaleur. C'est là évidemment un gros avantage
sur l'oxydule de cuivre, dont la
18^
IBS
réduction en cuivre absorbe une
notable quantité de chaleur.
Von Michalowski a trouvé
comme force électromotrice par
mesure directe la valeur 1,85 volt.
La courbe de la figure 160 mon-
tre, d'après Laszczynski S Tallure
delà décharge en une heure d'un
accumulateur zinc | potasse |
sesquioxyde de nickel composé de
deux positives 150 X 150 milli-
mètres, pesant 710 grammes, et de trois négatives 150 X 150 milli-
mètres, pesant 105 grammes. La décharge est effectuée ici à l'inten-
sité 15 ampères. Pour une masse de 815 grammes d'électrodes, la
capacité atteint donc 15 ampères-heures. Comme la tension
20 50 4(7
Minutes
FiG. 160. — Courbe de décharge d'un
accumulateur zinc-sesquioxyde de
nickel.
1. Éclairage électrique, t. XXIX, p. 184.
438 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
moyenne est égale à 1^60 volt, on en déduit que Ténergie massique
de cet élément s'élève à 29,4 watts-heures par kilogramme d'élec-
trodes au régime d'une heure, valeur qui n'est pas supérieure à
celle que l'on peut obtenir avec l'accumulateur au plomb.
Pour une décharge en deux heures, la tension moyenne atteint
1,65 volt ; elle monte à 1,70 volt pour celle en trois heures.
Quoique supérieure à l'accumulateur à oxyde de cuivre, tant
sous le rapport de la force électromotrice que sous celui des actions
locales (l'oxyde de nickel étant plus insoluble dans l'électrolyte que
Toxyde de cuivre), ce nouvel élément possède les inconvénients
inhérents à l'emploi des cathodes solubles : irrégularité du dépôt
électroly tique, courts-circuits, chutes de métal, etc.
Disons en outre que, dans ces deux accumulateurs, la quantité
d'électrolyte doit être assez élevée, car la solubilité du zinc dans les
alcalis n'est pas très grande; c'est ainsi qu'au-dessus de 15 0/0
de zinc la solution commence à déposer des cristaux de zincate.
On peut être étonné du fait que l'élément au sesquioxyde de
nickel ne donne pas une capacité spécifique plus élevée en com-
paraison de l'élément au plomb. En effet, à la cathode, il suffit d'une
masse 1,2 de zinc par ampère-heure, tandis que, pour le plomb,
on doit disposer de S^^Sô. A l'anode, pour une même quantité
d'oxygène (16 grammes) disponible, il faut théoriquement 165 grammes
seulement de sesquioxyde de nickel, tandis que l'on doit avoir dans
l'élément au plomb 239 grammes de peroxyde.
C'est qu'il y a à considérer ici le coefficient d'utilisation de la
matière active. Dans le cas du sesquioxyde de nickel, la formalio n
d'une matière active travaillant suffisamment en profondeur paraît
assez difficile à réaliser. Les méthodes employées pour peroxyder
le plomb ou pour constituer l'oxyde de cuivre sont inapplicables
ici.
D'après Laszczynski, la formation Planté, par exemple, n'agit
pas sur le nickel compact, mais seulement sur le nickel tellement
poreux que sa durée et sa solidité en sont fortement compromises.
T. R. von Michalowski } a expérimenté la formation Planté et n'a
obtenu qu'une couche excessivement mince d'oxyde, même en
employant du nickel très poreux. Une élévation de température
jusqu'à 100° G. n'apportait aucune amélioration. En solution alca-
1. Cenlralblatt f. Àccumulatoren- und Elément en kunde.i 1, p. 300; — Èclai-
rage électrique^ t. XXV, p. 45.
ACCUMULATEURS DIVERS 439
Une, il obtenait plus rapidement une couche d'oxyde; mais celle-ci
n*était pas adhérente.
L*addition d'oxydants dans la solution hydratée ne favorise pas
davantage la formation. L'échaufTement de la plaque dans un cou-
rant d'air qui réussit à transformer le cuivre en oxyde n'amène pas
l'oxydation des électrodes de nickel.
D'après l'auteur précédent, il est possible d'obtenir une oxyda-
tion du nickel en le chauffant, non dans l'air, mais dans l'oxygène
pur ou encore dans l'air comprimé. On peut employer également
tous les gaz capables de céder facilement leur oxygène. Il suffit de
chauffer au-dessus de 30^ pour avoir une bonne oxydation ; celle-ci
d'ailleurs ne pénètre pas très profondément et laisse une partie du
métal inattaqué comme conducteur. Les agents oxydants qui
cèdent facilement leur oxygène entre 300 et 600** C.,tels que
nitrates et chlorates, conviennent également bien, et parmi eux le
nitrate d'ammoniaque est tout désigné, puisqu'il ne laisse aucun
résidu par échauiïement. Pour l'emploi de celui-ci, on imbibe le
nickel poreux avec le sel fondu, puis on chauffe avec précau-
tion ; on répète plusieurs fois cette opération. On peut aussi
oxyder avec l'oxygène naissant, en utilisant le nickel comme anode
dans l'électrolyte fondu à une température de 300 à 600*». On obtient
ainsi une couche dure et compacte d'oxyde de nickel.
Pour Tobtention du nickel poreux, von Michalowski^ dépose par
voie électrolytique le nickel de ses solutions renfermant du fer, du
zinc et autres métaux analogues. Il obtient ainsi un dépôt ren-
fermant le nickel et un métal, fer ou zinc, qu'il élimine ensuite chi-
miquement, de sorte qu'il reste une carcasse de nickel poreux et
solide. On peut également faire en sorte que les métaux étrangers
(le zinc par exemple), au moment où ils se déposent, décomposent
la solution de sel de nickel avec séparation de nickel poreux. Par ce
dernier moyen, il se forme une carcasse de nickel solide déposé
primairement, mélangée de nickel poreux déposé secondairement,'
par l'action locale du zinc sur la solution du sel de nickel.
D'après Laszczynski, un des procédés employés consiste à déposer
par électrolyse un alliage nickel-zinc sur un réseau conducteur
constitué par un (in tissu en fil de nickel. Cet alliage est solide,
gris, brillant, cassant pour les fortes teneurs en zinc, élastique pour
des teneurs ne dépassant pas 10 à 20 0/0. Le support ainsi recou-
i. Brevet français 303763, du 15 septembre 1900; — Éclairage électrique,
t. XXIX, p. 20.
440 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
vert est porté dans une lessive alcaline où, par suite de Faction
locale, le zinc se dissout, laissant un squelette de nickel poreux, mais
solide. Les pores de celui-ci sont remplis d'oxyde de nickel;
on peut alors considérer que presque chaque molécule d'oxyde de
nickel est en contact avec le support. De telles électrodes positives
seraient capables de donner une capacité massique de 25 ampères^
heures au régime de 20 ampères par kilogramme de positives. Ce
chiffre est inférieur à celui qu'on peut obtenir de la plaque PbO^ de
Faccumulateur au plomb. Cette dernière anode a en outre sur celle
au sesquioxyde de nickel l'avantage d'être beaucoup plus écono-
mique, puisque le prix actuel du nickel est environ dix fois plus
élevé que celui du plomb.
L'inconvénient précédemment signalé de la dissolution du métal
de la cathode pendant la décharge du couple Zn | KOH | Ni^O* a été
évité par Laszczynski en remplaçant la potasse par un carbonate
alcalin. La cathode étant constituée par une plaque de zinc empâtée
d'un mélange de carbonate de zinc et d'eau, et l'anode une plaque à
oxyde de nickel, à la charge il se produit la réaction suivante :
ZnG03 + K2C03 + H^O + 2NiO 1= Zn + 2HKC03 + Ni^O^.
L'électrolyte devient donc du bicarbonate de potassium, et les
réactions inverses se passent à la décharge ; le zinc reforme du car-
bonate de zinc insoluble dans l'électrolyte. Cet élément a sur le
couple de Michalowski l'avantage d'une force électromotrice plus
élevée et qui atteint 2,10 à 2,20 volts. Malheureusement, si la cathode
d'un tel couple est rendue insoluble, en revanche l'anode est devenue
partiellement soluble, défaut incomparablement plus grave. Une
solution concentrée de bicarbonate exerce en effet une action dissol«-
vante sur le nickel, de sorte qu'après quelques jours de fonctionne-
ment l'électrolyte en renferme, et, pendant la charge, ce nickel, qui
vient se déposer sur la cathode en zinc, y crée des actions locales
énergiques.
Edison * qui a également étudié le couple zinc | potasse | oxyde
de nickel, a recherché le moyen d'obtenir pendant la charge un
dépôt de zinc très adhérent. 11 a reconnu que, lorsqu'on électrolyse
une solution de zincate alcalin, le zinc se dépose à Tétat spongieux
sur divers métaux, principalement à cause de l'action locale élec-
i. Brevet français 314805, du 8 octobre 1901; — Éclairage électrique, t. XXXI,
p. 256.
ACCUMULATEURS DIVERS 441
trique entre le zinc et ce métal, avec formation d'hydrogène libre et
d'hydroxyde de zinc, qui déterminent tous les deux le caractère
spongieux et non adhérent du zinc.
Edison considère également que le dépôt de zinc d'une solution
alcaline sur les différents métaux employés jusqu'ici est imprati-
cable quand on n'emploie pas le mercure, et qu'il n'y a que des
quantités relativement petites de zinc qui peuvent être déposées
sur l'électrode amalgamée avant de prendre le caractère spon-
gieux.
Edison propose le magnésium métallique comme support du zinc
électrolysé. Le magnésium étant placé plus haut que le zinc dans la
série électrique, si une action doitavoir lieu, c'est sur ce premiermélal
qu'elle s'exercera et non sur le zinc. L'inventeur trouve cependant
qu'en pratique, le magnésium n'est pas attaqué et reste absolument
neutre; il ne se produit pas d'action locale entre les deux métaux et
il n'y a formation ni d'hydrogène ni d'hydroxyde de zinc, comme
c'était le cas jusqu'ici. Dans ces conditions, le zinc se dépose sous
la forme dense et adhérente et, même avec un courant de grande
intensité, des quantités considérables de ce métal peuvent être
déposées avant que la surface arrive à manquer de cohésion.
Edison n'explique pas pour quelles raisons le magnésium n'est
pas attaqué et pourquoi il n'y a pas d'action locale avec le zinc, ce
dernier étant beaucoup moins oxydable que le magnésium. 11 croit
cependant que le magnésium se recouvre d'une couche excessive-
ment mince d'oxyde insoluble dans le liquide et sur laquelle vient
se déposer le zinc.
L'anode au peroxyde de nickel qu'il emploie dans ce couple est
la même que celle qui est décrite plus loin. L'électrolyte est une
solution de soude à 20 0/0, à laquelle on a ajouté du zinc jusqu'à
saturation presque complète. La charge est poussée jusqu'à ce que
75 0/0 du zinc soit déposé.
3** Accumulateur thallium \ soude \ peroxyde de ihallium. — Cet
accumulateur n'a qu'un intérêt théorique, par suite du prix excessif
du thallium ; il a été étudié par L. Jonas *.
A la fin de la charge, il est composé de thallium à l'électrode
négative, de peroxyde de thallium TPO' à l'électrode positive, dans
une solution de soude. Pendant la décharge, le thallium s'oxyde, et
le peroxyde de thallium se réduit, et, dans les deux cas, l'hydroxyde
1. Éclairage électrique, t. XXXVI, p. 187; 1»' août 1903,
442 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
de thallium TIOH se forme et entre en solution. L'équation de
décharge est ainsi :
T1203 + 4TI + 3H20 = 6TI + 60H.
Les réactions inverses se passent à la charge.
La force électromotrice du couple est d'environ 0^6 volt.
Théoriquement, la capacité massique atteint respectivement 234,6
et 131,0 ampères-heures par kilogramme de TPO^ et de Tl, tandis
que Ton doit avoir respectivement 224,2 et 259,1 ampères-heures
par kilogramme de PbO* et de Pb.
Accumulateurs à éleotrolyte invariable. — Ernst Waldemar
Jungner * a réalisé une classe d'accumulateurs qui offrent, au point
de vue théorique, un certain intérêt : dans le fonctionnement de ces
couples réversibles, en effet, Télectrolyte ne varie ni dans sa compo-
sition ni dans sa concentration. Pour atteindre ce but, il est néces-
saire que Télectrolyse ne décompose en ses éléments que le solvant,
Teau. L'auteur emploie, à cet effet, les hydrates dont les radicaux
métalliques décomposent l'eau, tels que potasse, soude, etc. Comme
matières actives, il prend les métaux dont les combinaisons hydroxy-
lées ne peuvent pas exister dans l'électrolyte et se décomposent en
oxyde et eau; ces oxydes doivent également être insolubles dans
l'électrolyte. Les supports les mieux appropriés sont ceux en nickel
ou en cuivre, dont les oxydes sont insolubles dans les alcalis. Parmi
ces éléments, on peut mentionner :
i^ Accumulateur cuivre \ potasse \ peroxyde cT argent, — L'électrode
positive est constituée par un support en nickel empâté de peroxyde
d'argent pulvérisé, mélangé d'un ciment; l'électrode négative est un
support en cuivre dans lequel on comprime du cuivre finement
divisé. Les électrodes sont séparées entre elles par un mince papier
d'amiante imprégné de solution alcaline.
A la décharge, on obtient les réactions suivantes :
Ag202 + 2K0H f 2Gu = Ag^O + 2CuOH + K«0
K20 + H20 = 2K0H
2CuOH = Gu20 + H^O.
A la fin de la décharge, l'électrolyte est, comme on le voit, dans
le même état qu'au commencement.
1. Brevet allemand 110210, du 31 mars 1899; — Éclairage électrique, t. XXIV,
p. 389.
ACCUMULATEURS DIVERS 443
-La force électromotrice qui correspond à ces réactions est égale
à 0,93 volt. La réduction du peroxyde d'argent peut aller plus loin
et jusqu'à l'argent métallique, s'il reste encore du cuivre pour con-
tinuer la réaction. Dans cette deuxième période, les actions cki*
miques peuvent être représentées par Téquation :
Ag«0 + 2K0H + 2Cu = Âg» + 2K0H f Cxi^O,
l'électrolyte ne variant toujours pas de composition. La force élec-
tromotrice correspondant à cette réaction est égale à 0,63 à 0,70 volL
Ce couple est réversible, et les actions inverses se produisent à la
charge.
Jungner prépare son anode en coulant du chlorure d'argent sur
une grille conductrice. 11 réduit ensuite en argent métallique, puis
peroxyde par le courant l'argent spongieux ainsi obtenu.
2° Accumulateur oxyde ferreux \ potasse \ bioxyde de manganèse,
.— Dans un tel couple réversible, la réaction est la suivante :
Fe(0H)2+ KOH + Mn(OH)<=: Fe(OH)3 4- KOH + Mn(0H}3
et l'électrolyte ne change pas de composition * .
L'invariabilité de l'électrolyte permet la réduction de la quantité
de celui-ci, dont une couche très mince suffit, ce qui réduit la résis-
tance intérieure et le poids. N'intervenant pas dans les réactions,
l'électrolyte ne peut ainsi jamais limiter la capacité, et sa quantité
peut alors être réduite au minimum.
D'après Jungner, ces éléments joufraient en outre d'une très grande
durée par suite de la faible variation de volume des matières actives
en charge et en décharge ; de plus, ils n'auraient pas d'actions locales
et seraient insensibles à la température 3.
^^ Accumulateur cadmium \ soude \ oxyde de cuivre, — Dans celte
catégorie peut se ranger le couple cadmium | soude | oxyde de cuivre,
breveté par Edison 3, et qui ne diffère de la pile réversible de
1. D'après Jungner, l'énergie spécifique de ce couple serait de 40 à 50 watts-
heures par kilogramme de masse totale, et la puissance spécifique de 5 à 10 watts
par kilogramme de poids total. Aucune indication n'est donnée quaat à la force
électromotrice.
2. Cependant, à notre connaissance, aucune réalisation pratique de ces deux
derniers éléments n'a été effectuée. Pour le premier, le prix très élevé de l'argent
surfit à empêcher cette réalisation.
3. Brevet aiiglais 20960, du 20 novembre 1900 ; — Éclairage électrique, t. XXVII,
p. 273.
444 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Lalande et Chaperon que par le remplacement du zinc par le cadmium.
Au point de vue du fonctionnement, il en résulte une différence assez
notable, car le cadmium se transforme pendant la décharge en
oxydule insoluble dans Talcali et, comme Toxydule de cuivre formé
pendant la charge est également insoluble, il en résulte que Télec-
trolyte ne varie pas de composition pendant les différents états. Aussi
suffit-il de placer ici entre les plaques des feuilles minces d'amiante
imprégnées d'une solution à 10 0/0 de soude pure.
Edison obtient le cadmium très pur et très finement divisé en
électrolysant une solution faible de sulfate de cadmium à Taide d'un
fort courant entre une cathode de platine et une anode en tôle de
cadmium. Le cadmium déposé est recueilli et, après lavage, introduit
dans les poches d'un support en nickel ou en fer nickelé.
Nous avons signalé, à propos de l'accumulateur zinc | potasse |
oxyde de cuivre, l'inconvénient inévitable résultant de la production,
pendant la charge, non seulement de l'oxydule de cuivre insoluble,
mais encore d'une petite quantité d'hydrate d'oxyde de cuivre par-
tiellement soluble et qui, par conséquent, est la cause d'un dépôt
éleclrolylique de cuivre sur le zinc, dépôt qui se produit malgré l'in-
terposition de diaphragmes poreux < et provoque, avec une action
locale énergique, une rapide destruction de l'élément.
D'après Edison, avec du cuivre très finement divisé, il ne se pro-
duirait que l'oxydule de cuivre anhydre insoluble, tandis que la pré-
sence de cuivre massif ou de cuivre divisé sutfisamment comprimé
provoquerait la formation de l'hydroxyde soluble. Il obtient du cuivre
très finement divisé par la réduction du carbonate de cuivre par
l'hydrogène. Il opère cette réduction à la plus basse température
possible, précaution indispensable pour avoir un cuivre de faible
densité. Le cuivre est légèrement comprimé en blocs que Ton intro-
duit dans les supports en nickel ou en fer nickelé, en évitant toute
égratignure qui augmenterait la densité en certains points. Ainsi cons-
tituées, les anodes sont chauffées à une température suffisante pour
oxyder le cuivre en oxyde noir, température qui ne doit pas
dépasser 200^ C, afin de ne pas provoquer d'augmentation nuisible
de densité. Les anodes sont ensuite réduites électrolytiquement en
cuivre, que la charge transforme en oxydule rouge.
En admettant que l'obtention d'hydroxyde de cuivre ait été évitée
par ce procédé de préparation, l'élément en question possède d'autres
1. On sait combien peu de ces diaphragmes peuvent résistera l'action des
alcalis caustiques.
ACCUMULATEURS DIVERS 445
inconvénients sudisants pour le rendre pratiquement inférieur à Tac-
cumulateur au plomb. Sa force électromotrice est très faible, et il
faut compter qu'une décharge en sept heures ne donne que 0,35 volt
comme différence de potentiel moyenne. La tension moyenne à la
charge atteignant 0,7 à 0,8 volt, le coefficient de baisse est donc
de 0,5 environ, ce qui rend le rendement en énergie inférieur à 0,5.
A ces inconvénients vient encore s^ajouter le prix très élevé des
substances employées, en particulier du cadmium, qui ne se trouve
c[u'en quantité extrêmement limitée dans la nature.
\^ Accumulateur fer \ potasse \ oxyde de nickel, — Rdison a récem-
ment* revendiqué l'emploi de ce couple réversible, qui ne diffère
de celui de Michalowski que par la substitution du fer au zinc, subs-
titution d'ailleurs très importante, puisque la cathode de fer, sous
tous ses états, est insoluble dans les alcalis, ce qui permet de classer
le nouvel accumulateur parmi ceux à éleclrolyte invariable.
Ce couple a, sur le précédent, l'avantage d'une force électromo-
trice plus élevée; celle-ci atteint i, 5 volt fin charge, puis baisse rapi-
dement pendant la décharge jusque 1,3 à 1,4 volt, et plus lentement
ensuite jusque 1,1 volt à l,âvolt. La différence de potentiel moyenne
utile varie de 1,1 4 à 1,23 volt pour les régimes de trois à cinq heures;
c'est ce qui ressort clairement /les courbes figures 161 et 162, qui
se rapportent à un accumulateur Edison d'une masse totale de
9525 grammes*. Le crochet de la décharge se produit à 1 volt envi-
ron. De ces courbes on peut déduire les principales caractéristiques,
qui ont été résumées dans le tableau 133.
TABLEAU 133
DURÉE DE LA DÉCHARGE 4" ôô' 3" 10
Intensité massique en amp. : kg. d'élément 4,40 7, 87
Capacité massique correspondante, en amp. -heures :
kg. d'élément 22,30 25, 19
Différence de potentiel moyenne à la décharge,
en volt 4 , 235 J , 14
Puissance massique en watts : kg. d'élément 5,51 8, 97
Énergie massique correspondante, en watts-heures:
kg. d'élément 27,61 28,72
1. Brevet français 307864, du 5 février 1901 ; — brevet anglais 2490, du
5 février 1901.
2. D'après la communication du D' A.-E. Kennelly à V « American Institute of
Electrical Engineers ».
446
LES ACCrMULATEURS ÉLECTRIQUES
Sans tenir compte de la petite anomalie qui résulte de Ténergie
massique un peu plus élevée dans le cas du régime plus rapide, on
-i — ' — ' — j — — — r
Tênyfs •» heures
Fio. 161. — Courbe de décharge de raccumulateur Edison.
peut conclure, en comparant avec les résultats donnés par les accu-
rri^ — r
Tê/T^ en Heures
Fio. 162. — Courbe de décharge de l'accumulateur Edison.
mulateurs au plomb les plus légers*, que Télément Edison possède
1. D'après V Eclairage électrique, t. XXIV, p. 2u0, les accumulateurs T. E. M. de
la Société pour le Travail électrique des métaux donnent les valeurs suivantes :
DCRÉE DE LA OKCHaRGE ET* HErnES 5 'î
Inteosité massique, en amp. : kg. d'élément 2,81 4,02
Ijipacilé massique correspondante, en amp.-brures : kg. d'élé-
rncnl 14,10 12,10
Diflérence de potentiel moyenne à la déchargo, en volt 1 ,95 1 ,^
Puissance massique, en watts : kg. d'éU'menl 5,47 7,/l
Encr^Hi- massique correapondanle, en watla-hturts : kg. d'élément. 27,49 23, 2â
/
ACCUMUI-ATEURS DIVERS 447
■
tine énergie massique bien peu supérieure à Télément au plomb ;
encore peut-on avec celui-ci dépasser 30 watts-heures par kilogramme
d'élément au régime de cinq heures, si on consent à diminuer suffi-
samment lepaisseur des plaques, ce qui diminue en même temps
leur durée.
On serait en droit d'attendre, d'après la théorie, une supériorité
bien plus manifeste du couple fer | potasse | oxyde de nickel ; car
s'il faut 3«',86 Pb et 4if%46 PbO», soit en tout 8»%32 de matière
active, par ampère-heure dans l'élément au plomb, il doit suffire,
dans l'élément Edison, de ls%045 Fe et iK%685 NiO'« en admettant
la transformation en NiO, ou 2.1,683 = 3p%37 NiO^ en admettant,
avec Marsh, la transformation en Ni'O^ ou encore 3«' ,072 de Ni^O* en
supposant, avec de Michalowski, la réduction de Ni^O^ en NiO, soit
en tout, au maximum, la moitié du poids de matière active nécessité
par l'accumulateur au plomb.
C'est qu'on doit tenir compte, en effet, du coefficient d'utilisation
de la matière active, beaucoup plus faible dans l'élément Edison.
On sait quelles difficultés on rencontre dans la constitution d'un
oxyde supérieur de nickel suffisamment actif. Pldison paraît avoir
vaincu ces difficultés. D'après son brevet français 307864, il constitue
de la façon suivante la matière active positive :
On part de l'hydrate d'oxyde de nickel précipité ; on le sèche len-
tement à la température ordinaire, et on le pulvérise de façon à le
faire passer au crible de 6,4 mailles environ par millimètre carré,
7 parties de cette poudre sont alors mélangées à 3 parties de
graphite; le tout, humecté d'eau, est tassé successivement en petites
quantités dans les poches des plaques. Les plaques ainsi obtenues
sont oxydées électrolytiquement dans la potasse, avec une densité de
courant de 0,008 ampère par centimètre carré. Le graphite est ici
nécessaire pour obtenir une bonne formation dans toute la
masse.
On n'y parvient pas sans cette précaution, quoique les oxydes
supérieurs de nickel et de cobalt paraissent être conducteurs. Les
hydrates d'oxyde de nickel sont utilisés ici de préférence aux autres
combinaisons de nickel, parce qu'ils sont faciles à fabriquer, qu*ils
se gonflent par l'introduction du liquide dans les poches, de sorte
qu'on obtient un contact intime et une grande solidité. Enfin ils ne
sont pas réductibles électrolytiquement en métal.
1. D'après Edison, c'est le peroxyde NiO^ qui se formerait à la charge.
448 LES ACCUMULATEURS ÉI^CTRIQUES
■
Dans un brevet plus récent \ Edison indique le procédé suivant
d'obtention de la matière active positive.
Pour produire Thydroxyde de nickel, à la positive, ayant les qualités
déjà décrites, on précipite une solution bouillante de nitrate de
nickel à l'aide d'une quantité suffisante d*hydroxyde de magnésium.
Après six ou huit lavages et décantages successifs, l'oxyde de nickel
hydraté, absolument exempt d'impuretés, est filtré et séché. La
précipitation pourrait être également effectuée par les hydrates
d'oxydes de calcium ou de strontium; mais celui de magnésium
convient mieux.
Sous cette forme, Thydroxydede nickel peut être employé dans les
poches ; mais, sous l'action d'une solution alcaline, il gonfle et exerce
une pression excessive sur les parois des poches. Edison a trouvé
que, si l'hydroxyde vert est oxydé davantage, en peroxyde hydraté,
le gonflement est réduit dans les limites d'élasticité des parois. Pour
cette raison, il fait passer un courant de chlore gazeux sur l'hy-
droxyde sec, qui se transforme ainsi en peroxyde pendant que l'acide
chlorhydrique formé donne une certaine quantité dechlorure de nickel
qu'on élimine ensuite par lavage et qui peut servir à la préparation
d'une nouvelle quantité d'hydroxyde.
Après séchage, le peroxyde de nickel est mélangé avec du gra-
phite; on emploie ici en poids 4 parties de ce dernier pour 10 de
peroxyde. La proportion de graphite est plus grande qu'à la cathode,
car l'oxyde de nickel est moins conducteur que le fer.
Si l'on ne se sert pas des alcalis solubles pour la précipitation,
c'est que l'hydroxyde est ainsi obtenu sous la forme colloïdale ; il est
volumineux, difficile à laver et à produire à bon marché. De plus, au
lieu de sécher comme une poudre, il sèche en masse dure et vitreuse
et, dans les poches, gonfle énormément.
En précipitant directement un sel de nickel par les hypochlorites
de potassium ou de sodium, le peroxyde hydraté a les mêmes qualités
colloïdales nuisibles. D'autre part, s'il est produit par le chlore, il est
imparfait, difficile à purifier et gonfle d'une manière nuisible. Ces
imperfections n'ont pas lieu en partant de la magnésie hydratée.
Rudolf GahP propose d'empâter dans les supports non pas les
oxydes du nickel, mais ses sels. Avant la formation, les plaques
empâtées sont trempées dans une lessive alcaline, de façon à préci-
piter à la surface l'hydrate d'oxydule de nickel. On obtient ainsi une
1. Brevet français 311020. du 21 mai 1901.
2. Brevet allemand 142711, du 6 décembre 1900.
accumuijvteurs divers 449
meilleure adhérence de la matière active au support et, en outre, une
oxydation plus rapide pendant la formation qui a lieu ensuite.
La pâte est constituée d'un mélange de sels de nickel plus ou moins
solubles et d'eau. Les plaques empâtées sont ensuite plongées,
immédiatement ou après séchage, dans une lessive alcaline. La
couche dure superficielle d'oxydule de nickel formé protège les
couches plus profondes du sel de Tattaque rapide de la lessive et
évite les gonflements et les chutes de matière. Après obtention de
la couche superficielle, la plaque est soumise â Faction du courant,
soit dans la même lessive alcaline, soit dans une nouvelle. Pendant
cette charge, Thydrate d'oxydule de nickel fraîchement précipité est
transformé en oxyde supérieur. 11 est à remarquer que cet oxydule
fraîchement précipité se laisse beaucoup plus facilement peroxyder
par le courant électrique que Toxydule préparé par d'autres voies.
La précipitation de Toxydule se fait de proche en proche de la
surface vers l'intérieur, et la peroxydation qui se poursuit dans le
même sens détermine une augmentation de volume importante, qui,
d'une part, comprime solidement la matière active contre le support,
et, d'autre part, donne à la matière active comprimée la dureté de
la pierre. Comme la précipitation de l'oxydule de nickel des sels
de ce métal fait entrer en dissolution l'acide de ces sels, il convient
de ne pas utiliser le liquide de formation comme électrolyte de Taccu-
mulateur, mais de le remplacer par une lessive fraîche.
Pour l'obtention de la matière active négative, Edison * indique
les opérations suivantes :
Huit parties de monosulfure de fer très finement pulvérisé et dont
les particules ont traversé un crible possédant 6,4 trous par milli-
mètre carré sont mélangées intimement avec 2 parties de graphite en
poudre dont les particules sont un peu plus grosses que les ouver-
tures des plaques. Le mélange est humecté avec de la lessive de
potasse à 20 0/0, puis bourré dans les poches de la plaque.
La plaque ainsi constituée est oxydée électrolytiquement dans la
potasse; le soufre libre se dissout dans l'alcali, et il se forme de
l'hydroxyde de fer. On facilite le départ du soufre en renversant
alternativement le sens du courant. L'électrode est finalement réduite
en fer métallique. Pendant la formation de l'oxyde de fer, il se pro-
duit une très forte augmentation de volume, de sorte qu'une pression
considérable est exercée sur les parois de la plaque.
1. Brevet français 301864.
29
430 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Le moDosulfure de fer a été choisi pour obtenir la plus grande
masse possible d'oxyde dans le plus petit espace et aussi dans le but
d'avoir un corps facilement réductible électrolytiquement. Or les
oxydes de fer secs ne possèdent pas cette dernière propriété; les
hydrates, qui sont très volumineux, sont difficiles à utiliser et, de plus,
ils se réduisent très peu. D'autre part, le fer spongieux obtenu par
réduction par Thydrogène est peu oxydable par le courant.
Le monohydrate qu'on obtient par une ébuUition de plusieurs heures
de l'hydroxyde ordinaire dans l'eau est bien également réductible;
mais il est tellement volumineux qu'on ne peut pas en introduire
dans les plaques une aussi grande quantité que du précédent.
Edison' obtient actuellement un composé renfermant du protoxyde
de fer déjà formé et évite ainsi les charges alternatives nécessaires
dans le cas précédent.
D'après Edison, de tous les composés du fer, le protoxyde est le
seul capable d'être réduit à l'état métallique par électrolyse en solu-
tion alcaline; mais ce corps est très difficile à obtenir et à manier,
car il est très sensible à l'oxydation atmosphérique, et il s'enflamme
spontanément.
Pour l'obtenir, Edison soumet le sesquioxyde de fer Fe*0^ à la
température de 260* C. dans une chambre fermée où passe un cou-
rant d'hydrogène sec. Après le refroidissement, on laisse encore
passer l'hydrogène pendant quinze heures environ. La masse noire
que l'on retire ensuite est prête à servir; elle est composée d'un
mélange de particules très finement divisées de fer métallique, de
protoxyde de fer et d'oxyde magnétique. Elle renferme une grande
proportion de protoxyde, qui est réduit en fer métallique par le
courant, pendant que le fer métallique déjà existant est inerte et que
l'oxyde magnétique est à peine réduit.
La prolongation du passage de l'hydrogène à la température ordi-
naire a une très grande importance, car elle empêche la combustion
spontanée de l'oxyde à l'air. 11 se produit là un effet obscur et inconnu
rendant l'oxyde non pyrophorique.
Un autre procédé, mais inférieur au précédent, d'obtention d'un
composé contenant une proportion utile de protoxyde de fer dispo-
nible, consiste à prendre des feuilles minces de fer de Suède et do
les passer dans un moufle chauffé à blanc. Quand la feuille est
recouverte d'une petite quantité d'écaillés d'oxyde, on la retire du
1. Brevet français 311020.
ACCUMULATEURS DIVKRS 451
moufle en la pliant pour en détacher les écailles. Cette opération
doit être faite très rapidement, et les écailles ne doivent pas être trop
épaisses, sans quoi la matière renfermerait moins de protoxyde et
plus de sesquîoxyde. Ce dernier est non seulement inerte, mais
encore il empêche le contact électrique du protoxyde avec le graphite
dans les poches des électrodes. Après pulvérisation, les écailles
sont prêtes pour Tusage.
La méthode de réduction par Thydrogène est, paraît-il, la meilleure,
car elle fournit plus de protoxyde à un état plus divisé. On mélange cet
oxyde avec du graphite écailleux ou micacé, dont les particules sont
beaucoup plus grosses que les perforations des poches des électrodes.
On prend 8 parties (en poids) d'oxyde et 2 de graphite. Le mélange,
humecté d'eau ou de potasse, est étalé sur une plaque de verre, puis
comprimé en feuille mince par un rouleau en porcelaine ou en verre.
La feuille est détachée avec une spatule, puis brisée en morceaux
et recylindrée. 1/opération est ainsi répétée plusieurs fois, jusqu'à
ce que Toxyde finement divisé couvre la surface entière des parti-
cules de graphite. La masse est alors séchée à Tair sur une plaque
chauffée à la vapeur.
On emploie le cylindrage au lieu du broyage ou de la mouture
pour conserver leur grosseur aux particules de graphite et obtenir
la plus mince couche possible d'oxyde sur chaque particule de gra-
phite.
Le mélange ainsi fait est placé dans des formes et comprimé à la
pression de 300 kilogrammes par centimètre carré en bloc s de la
grandeur des poches des électrodes.
Dans le but d'assurer un bon contact métallique entre les particule s
actives, Edison * recommande d'additionner l'oxyde de fer, difficile-
ment réductible, d'un corps facilement réductible, comme le cuivre,
le mercure ou l'argent. On rend ainsi superflu l'emploi du graphite.
Pour la préparation, on mélange 64 parties de fer actif fmement
divisé, à l'état humide, 30 parties de cuivre ammoniacal, et 6 parties
d'oxyde de mercure. Le fer réduit aussitôt les deux autres métaux
en passant partiellement à l'état d'oxyde, et il se forme, avec déga-
gement d'ammoniaque, de l'amalgame de cuivre qui recouvre les
particules élémentaires de fer. Ce mélange est comprimé sûus
forme de briquettes.
La théorie de l'accumulateur Edison n'est pas entièrement connue .
1. Brevet américain 723450, du 28 novembre 1902.
452 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Il y a même encore des cloutes au sujet des réactions chimiques dont
il est le siège. On a vu que von Mîchalowski admet que la matière
active de Tanodede nickel est constituée par le sesquioxyde Ni^O' à la
fin de la charge, celui-ci se transformant en NiO pendant la décharge.
D'après Edison il se formerait le peroxyde NiO* pendant la charge,
et la décharge réduirait celui-ci àTétat de sesquioxyde Ni^O'.
Quoi qu'il en soit des actions chimiques qui s'accomplissent à
Tanode, celles-ci correspondent à un dégagement ou une absorption
de chaleur tellement faible qu'on peut les négliger. On a vu qu'il en
est ainsi dans Thypothèse de von Mîchalowski. Il doit en être ainsi
dans l'élément Edison, puisque l'application de la loi de Thomson,
en ne considérant que la chaleur d'oxydation du fer, donne, d'après
Kennelly, pour la force électromotrice, la valeur 1,47 volt, très voi-
sine de celle mesurée.
L'application de la théorie osmotique est également impossible
dans l'état actuel de nos connaissances, puisqu'on ignore quel est
l'ion pour lequel les électrodes sont réversibles.
L'insuffisance de renseignements pratiques ne permet pas non
plus d'établir une comparaison complète de ce couple avec l'accu-
mulateur au plomb. Nous avons vu précédemment que, d'après les
chiffres donnés par le D*^ Kennelly, la supériorité au point de vue
de l'énergie massique est très faible. Aucun chiffre n'ayant paru sur
la tension moyenne de charge, il est impossible de donner une
valeur du rendement en énergie ; cependant, d'après ce que nous
savons, il y a tout lieu de croire que celui-ci est inférieur à celui de
l'accumulateur au plomb.
Le prix des matières employées et les difficultés de préparation
des matières actives doivent rendre, d'autre part, considérablement
plus élevés les prix de revient ; de telle sorte qu*au point de vue
économique l'élément Edison ne peut avoir d'avantage sur l'accumu-
lateur au plomb que s'il jouit d'une durée incomparablement plus
grande. Sur celte durée, on n'a d'ailleurs actuellement aucun ren-
seignement*.
1. D'expériences toutes récentes [la Revue électrique^ t. I, p. 2; 15 janvier 1901)
il résulte que rélément Edison pos^ède une capacité massique égale à celle des
meilleurs accumulateurs au plomb au régime de décharge en cinq heures. Uq
peu plus faible aux régimes plus lents, cette capacité massiqite devient supérieure
aux régimes rapides j^lO à 15 0 0 au régime de trois heures). Comme encombre-
ment, l'élément Edison possède, à égalité d'énergie, un volume supérieur d'en-
viron 20 0 0 à celui des meilleurs accumulateurs au plomb au régime de cinq
heures. Le rendement en quantité et surtout celui en énergie sont très notable-
ACCUMULATEURS DIVERS 453
5** Electrolyte à aluminate alcalin, — Titus von Michalowski * a
proposé de remplacer Télectrolyte alcalin des accumulateurs au zinc
par une solution d'aluminate alcalin, qui reste alors invariable.
L'électrolyse sépare K'APO* + 2H»0 en 2K0H + H» à la cathode
et en APO^ -f- 0 à Tanode ; mais, la potasse caustique de Talumine se
recombinant, il se forme à nouveau Faluminate alcalin. Le zinc fonc-
tionne ici comme cathode insoluble, puisque Toicyde de zinc est inso-
luble dans Taluminate alcalin.
C Accumulateur cobalt \ potasse \ peroxyde de nickeL — Edison 'a
breveté un accumulateur semblable au précédent, mais dans lequel le
fer est remplacé par le cobalt.
Il constitue la matière active négative à Taide d'oxyde de cobalt
obtenu à Félat anhydre par calcination à Tair. Comme cette matière
n'est pas suffisamment conductrice et qu'elle ne tient pas bien seule,
on l'additionne de matières conductrices.
Dans ce but, Toxyde de cobalt est mélangé à 15 0/0 d'oxyde de
mercure, ou à 25 0/0 de cuivre finement divisé et 6 0/0 d'oxyde de
mercure. La matière est rendue d'autant plus active que Ton élève
cette proportion; mais cet avantage est racheté par une augmenta-
tion de poids et de prix. L'augmentation de prix est surtout impor-
tante avec l'argent, qui donne cependant de très bons résultats. Le
mélange est comprimé en briquettes que l'on introduit à la façon
ordinaire dans des poches en acier nickelé.
L'électrode positive est la plaque à oxyde de nickel; l'éleclrolyte
est une solution de potasse à 20 0/0. La différence de potentiel
moyenne à la décharge est de 1,10 volt par élément.
Par la charge, l'oxyde de cobalt se réduit en métal; mais avant
lui se réduisent les oxydes (de cuivre ou de mercure) additionnés, qui
assurent ainsi un bon contact entre les différentes particules de
cobalt.
Inversement, pendant la décharge, le cobalt se transforme le pre-
mier en oxyde, tandis que les métaux étrangers (cuivre ou mercure)
restent encore jusqu'à la fin à l'état métallique et maintiennent le
bon contact.
ment inférieurs aux rendements correspondants de raccumulateur au plomb.
Quant à la durée, les expériences en cours semblent devoir indiquer que l'accu-
mulateur Edison est à ce point de vue supérieur aux accumulateurs légers au
plomb ; mais ces expériences ne sont pas encore suffisamment avancées pour
montrer dans quelles limites.
i. Brevet allemand 128974, du il août 1901.
2. Brevet américain 721682, du 28 novembre 1902.
454 I-ES ACCUMUl-ATEURS ÉI^CTRIQUES
On peut également additionner de graphite Toxyde de cobalt, ainsi
qu'il est fait pour la préparation de Télectrode à oxyde de nickel;
mais cet emploi est moins avantageux que celui des métaux ci-
dessus.
Accumulateurs aux halogènea. — Lorsqu'on électrolyse un sel
métallique haloîde, on sait que le métal se dépose au pôle négatif
(s'il n*y a pas d'action secondaire) et que Thalogène Cl, Br ou I se
rend au pôle positif où il se dissout, se dégage ou se comprime
suivant les conditions. On a constitué ainsi un couple réversible, le
métal se recombinant à Thalogène pour restituer le sel initial pen-
dans la décharge.
1 • Pile réversible au chlorure de zinc. — Parmi les métaux, le zinc se
présente en première ligne, car sa grande chaleur de combinaison
permet d'obtenir une force électromotrice élevée. Si on prend comme
électrolyte du chlorure de zinc, comme cathode un support métallique
inattaquable et comme anode une substance conductrice et inatta-
quable par le chlore (^charbon, platine ou métal platiné), on obtient
un couple réversible. En calculant la force électromotrice d'un tel
couple d'après la loi de Thomson, on trouve :
Zn + Cl> gaz — ZnCia dissous +112,8 C.
Chaleur de dissolution de Cl dans H^O i= 1,5 C.
Quantité de chaleur correspondant à la réaction chimique :
112,8 — 2 . 1,0= 100,8 C.
109 8
Force éleclromolrice calculéo E = -z — )r--r == 2,36 volts.
La mesure directe nous a donné une valeur un peu plus faible
E = 2,14 volts.
Dans la constitution d'un tel accumulateur, on doit faire usage
d'un vase poreux, car Tattaque chimique directe du zinc par le
chlore ou le brome est tellement vive que l'élément perdrait à cir-
cuit ouvert très rapidement sa capacité.
L'emploi du vase poreux est un premier inconvénient, car il aug-
mente la résistance intérieure, le poids, l'encombrement; de plus, il
ne tarde pas à s'attaquer.
Dans le cas du chlore, il est facile de constater en outre que la
capacité obtenue doit être faible, si on ne fait pas intervenir la pres-
sion. D'après Berthelot, en effet, i litre d'eau à la température de
12" C. dissoudrait 4 grammes de chlore. Cette solubilité diminue
encore lorsqu'on est en présence des solutions de chlorures métal-
ACCUMULATEURS DIVliTHS 455
liques. Ainsi nous avons trouvé qu'elle est égale à 3f',0S de chlore
par litre pour une solution ZnCl* -j- 20H*O.
Comme il faut théoriquement i«',32 de chlore par ampère-heure, on
voit qu'un litre de solution dans le compartiment anodique ne pourra
donner que :
'■-^ =z 2,33 ampères-heures.
Encore suppose-tK>n ici une utilisation complète du chlore dissous.
En pratique, nous avons trouvé que, même dans le cas de décharges
assez lentes, il reste toujours à la fin de celles-ci une proportion de
0»%5 à 0^,6 de chlore par litre ; la concentration des ions Cl devenant
trop faible, la force électromotrice baisse alors rapidement, et la
décharge doit être considérée comme terminée. Il s'ensuit qu'en
pratique il ne faut pas compter sur plus de
3,08 — 0,5 . ^^ . .
= 1,95 ampère-heure
par litre de solution dans le compartiment anodique.
L'énergie massique d'un tel élément est ainsi beaucoup plus faible
que celle de l'accumulateur au plomb.
Une particularité intéressante de ce couple est la constance de la
force électromotrice pendant la décharge et pendant la charge, sans
la moindre surélévation à la fin de celle-ci ; de sorte que le coefficient
de baisse se rapproche plus de l'unité que celui de l'accumulateur au
plomb.
2* Pile réversible au bromure de zinc. — En remplaçant le chlorure
de zinc par le bromure, on obtient un couple de force électromotrice
moindre. Dans ce cas, l'application de la loi de Thomson donne en
effet :
Zn + Br2 gaz = ZnBr^ dissous -f 101/2 C.
Chaleur de dissolution de Br^ gaz dans H^O = + 8,3 C.
Quantité de chaleur correspondant à la réaction chimique
101,2 — 8,3 = 92,9 C.
9*> 9
Force élerlroraotrice calculée E = ■ "' = 2,00 volts.
En mesurant directement, nous avons trouvé pour la force élec-
tromotrice i,78 à 1,80 volt.
Si la force électromotrice est plus faible que dans le cas précédent,
en revanche la capacité est beaucoup plus élevée par suite de la plus
456 LES ACeUMULATEURS ÉLECTRIQUES
grande solubilité du brome. Celle-ci est donnée par les quelques
chiffres suivants :
A la température 5°C., un litre d'eau dissout SôR^OO de brome
— 10 — — 33 ,27 —
— 15 - — 32 ,26 —
— 20 -_ _ 32 ,08 —
— 25 _ — 31 ,67 —
— 30 ^, — 31 ,26 —
Comme on le voit, la solubilité du brome dans Teau est 8 fois plus
grande que celle du chlore à la même température. Comme d'un autre
côté 1 ampère-heure engage 2«%98 de brome au lieu de 1^%32 de
chlore, on peut dire a prio?'e que, pour la même quantité d'électrolyte
à Tanode, le rapport des capacités sera :
Mais ce rapport augmente considérablement par ce fait qu'à
rinverse du chlore le brome est plus soluble dans les solutions
aqueuses des chlorures ou des bromures que dans Teau pure. Dans
le bromure de zinc, le brome se dissout presque en toute proportion ;
avec la solution ZnBr^ + 27H^O, nous avons obtenu 516 grammes
Br dissous par litre de solution. Des solutions aussi concentrées ne
peuvent pas être employées, car elles sont trop peu conductrices et,
de plus, perdent rapidement leur brome parévaporation.
En constituant un couple de ce genre avec électrodes en argent
platiné, vase poreux et solution de bromure de zinc à 36', 5 B., nous
avons pu obtenir une capacité massique de 13 ampères-heures par
kilogramme de poids total à un régime lent. 11 convient évidemment
de fermer l'élément aussi bien que possible pour éviter les perles de
brome par évaporation.
La force électromotrice est d'une constance remarquable pendant
les différents états de l'élément. Au commencement de la charge, elle
est égale à 1,76 volt; mais elle atteint assez rapidement 1,79 et se
maintient de 1,79 à 1,80 volt pendant toute la charge. En décharge,
la force électromotrice reste comprise entre 1,80 et 1,79 volt pendant
les trois quarts de celle-ci ; elle baisse un peu vers la fin et, au crochet
de la courbe, on a environ 1,71 volt.
Comme on le voit, le rapport des forces électromotrices moyennes
ACCl/MUIATKU'RS DIVERS 457
en décharge et en charge est très voisin de Tunité, de telle sorte que,
abstraction faite de la résistance intérieure, le rendement en énergie
doit être très voisin de celui en quantité. Malheureusement la nécessité
de remploi du vase poreux est la cause d'une résistance intérieure
assez notable, ce qui diminue la tension moyenne utilisable et le
rendement en énergie.
L'énergie massique de ce couple, quoique assez élevée, n'est cepen-
dant pas supérieure à celle do l'accumulateur au plomb. Quant aux
substances employées, elles sont incomparablement plus coûteuses
que dans ce dernier cas, le brome et les bromures étant des matières
chères et le métal des électrodes étant le platine ou un métal platiné.
On pourrait, il est vrai, remplacer ce dernier parle charbon ; maison
sait que celui-ci se désagrège assez rapidement lorsqu'il sert d'anode
dans les conditions ci-dessus.
3^ Pile réversible au chlorure de brome. — Ch. Théryc et L. Forloul^
ont employé comme dépolarisant le clilorure de brome. On a vu plus
haut la faible solubilité du chlore dans une solution de chlorure de
zinc ; une solution à 30° B. en dissout 0^%308 pour 100 centimètres
cubes. La même solution saturée de brome en renferme 6^'^l5 pour
100 centimètres cubes (solubilité plus faible que dans le bromure).
Si, après avoir saturé et additionné d'un excès de brome la solu-
tion précédente, on fait passer un courant de chlore jusqu'à refus, on
constate que l'absorption de celui-ci est plus grande que lorsqu'il ne
se trouve pas de brome en présence. Il se produit en effet une com-
binaison des deux halogènes sous forme de chlorure de brome pen-
dant que du brome se redissout et que le liquide se décolore légère-
ment. Quand la saturation est obtenue, la solution doit renfermer du
chlore, du brome et du chlorure de brome (très probablement BrCP).
L'analyse indique pour la température ambiante 15 à 20** C.
une quantité de chlore total dissous égale à 3»',25 pour 100 centi-
mètres cubes, et pour le brome total, 11«%10 pour 100 centimètres
cubes de solution.
Quelles que soient les proportions de ces trois corps dans le
liquide, le résultat brut est celui-ci : la solution primitive, qui n'était
capable d'absorber que 0^',308 de chlore par 100 centimètres cubes,
en dissout maintenant 3k%25 par l'intermédiaire du chlorure de
brome. On obtient ainsi un élément dont la capacité massique est
très supérieure à celle de l'accumulateur au chlorure de zinc. Cepen-
dant, à ce point de vue, cet élément reste encore inférieur à l'élé-
1. Brevet français 263210.
458 LES ACCL'MULATEIKS ÉLECTRIQUES
ment au bromure de zinc, à cause de Ténorme solubilité du brome
dans les solutions de ce sel.
Pendant la décharge du couple au chlorure de brome, la force
électromotrice initiale est égale à 2,10 volts environ; elle baisse
ensuite d*une façon continue jusqu*au crochet qui se produit vers
1,80 volt. A la charge, la force électromotrice monte de I,d0
à2,i0-2,ll volU.
Cet accumulateur possède les inconvénients des deux précédents :
nécessité d'un vase poreux, cherté des matières employées.
4** Accumulateur au chlorure d'iode. — Lunel* a breveté un élé-
ment dans lequel le dépolarisant est le chlorure d*iode ; mais nous
n'avons pas de renseignements particuliers sur celui-ci.
5« Accumulateurs sous pression. — Nous n avons envisagé dans les
éléments ci-dessus que le cas du fonctionnement à la pression
atmosphérique. Il est évident que, si on ferme hermétiquement
ces éléments de façon à leur permettre de résister à la pression,
on augmentera à volonté la quantité de Thalogène en dissolution
ou liquéfié et par suite la capacité de Taccumulateur.
Pisca^ a réalisé ainsi un couple au chlorure de zinc.
Il constitue Téleclrode négatire par un disque de zinc et l'élec-
trode positive par un disque en charbon ; le vase est en verre. Pour
faciliter là dissolution du chlore, 1 électrolyte est additionné d'alcool
ou d'éther. Outre les difficultés de Tétanchéité et d'attaque par
le chlore des différents accessoires, cet élément doit avoir Tincon-
vénient d'actions locales considérables, le vase poreux étant sup-
primé. Rosset^ emploie également un vase hermétique, en fonte
émaillée par exemple, résistant à la pression. Au-dessus de Télec-
trolyte, il dispose une couche de pétrole. Pour éviter Tusure
des plaques à circuit ouvert, on les soulève, et elles baignent alors
dans le pétrole qui est inerte.
6"* Acr-urtndateur au chlorure de fer. — Au lieu d^utiliser comme
dépolarisant Thalogène à Tétat de dissolution, on peut également
l'employer à Tétat combiné. C'est ce qu*a réalisé Roberts^,en 1891,
en constituant un accumulateur à cathode en fer, anode en charbon
et électrolyte composé d*une solution de chlorure ferreux FeCP.
L*élément renfermant un vase poreux, la charge donne lieu à un
1. Brevet franrais du !5 janvier 1S8".
2. Brevet franrais 3u^030. du il février liM)l.
3. Brevet franrai* 3159:?*». du 14 novembre 1901.
4. Lunnèir eiectrii^ue, L XLIII, p. 42i.
ACCrMLÎATEURS DIVKRS 459
dépôt de fer à la cathode et à la production du chlorure ferrique
Fe^ Cl* dans le compartiment anodique. A la décharge, les réactions
inverses se passent : le fer se redissout à Tétat de chlorure ferreux à la
cathode, et le chlorure ferrique se réduit à Tétat de chlorure ferreux
à Tanode.
En calculant la force électromotrice de ce couple d après la loi
de Thomson, on trouve :
Fe + CP = FeCl2 -f- 100 C. (état dissous).
Fe'^Cie = 2FeC12 + Cl^ - 550.
Dégagement total de chaleur, dû à la réaction 100 — 55 = 45 C.
Force électromotrice correspondante d'après la loi de Thomson : .
E=^^^ — 0,98 volt.
C'est sensiblement celte valeur que nous avons obtenue comme
force électromotrice moyenne à la décharge; cependant, au début,
celle-ci atteint i,i volt, tandis qu'elle est inférieure à 0,9 volt vers
le crochet de la courbe. En charge, elle atteint rapidement 1,15 volt
au début et monte peu à peu vers 1,20 volt à la fin.
La capacité d'un tel couple n'est pas très élevée et est limitée par
la quantité de chlorure ferrique à Tanode. Celle-ci ne peut pas
être aussi grande que le permettrait la solubilité, par suite de
l'augmentation de résistance intérieure avec la concentration et aussi
pour éviter une trop grande élévation de force électro motrice à la
fin de la charge, où du chlore libre peut se former aux environs de
la saturation.
Les inconvénients de ce couple réversible sont : faible force
électromotrice, faible capacité, grande résistance intérieure due à
la présence du vase poreux, et aussi inconvénients résultant de
l'emploi d'une cathode soluble.
7° Accumulateur au chlorure d'argent. — La pile Gaiffe zinc |
chlorure de zinc | chlorure d'argent est réversible. Lebailly ^ a bre-
veté un accumulateur de ce type. La force électromotrice de ce
couple, correspondant à la combinaison du zinc et du chlore en
chlorure cjp zinc, et à la réduction du chlorure d'argent en argent
métallique, est voisine de 1,0 volt.
1. Brevet français 298916, août 1900. Antérieurement, Scrivanow [Éclairage
eïe c/riçi/«, t. IX, p. 60) avait breveté un élément AgQ | KOH | Zn.
460 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
L'application de la loi de Thomson donne ici :
Zn + Cia= ZnCl«+ 112,8 C. (étal dissous)
2AgCl = Ag« + CP ^ 58,4 C.
Chaleur totale dégagée 112,8 — 58,4 = 54,4 C.
Force électromoirice correspondante, d'après la loi de Thomson
2 . 23
=: 1,18 volt.
Nous n'insisterons pas sur cet élément, lemploi de Targenl, pour
ne pas considérer les autres inconvénients, rendant impossible à lui
seul, par son prix, la réalisation pratique de ce couple.
S^ Accumulateur amalgame de sodium \ iodttre de sodium \ iodure
mercurique, — L. Poincaré* a examiné Temploi, comme électrodes,
des métaux fondus, des oxydes liquides, des alliages et des amal-
games, afin d'éviter la désagrégation qui se produit avec les plaques
de Taccumulateur au plomb.
Il a obtenu des résultats intéressants en utilisant comme électrode
le mercure et comme électrolyte les sels alcalins des haloîdes.
Si on prend les chlorures et bromures, il y a attaque du mercure
à l'électrode positive par le chlore ou le brome et les sels insolubles
formés créent une augmentation de résistance intérieure. Il n'en est
pas ainsi lorsqu'on prend une dissolution assez concentrée d'iodure
de sodium, si on a soin de choisir une surface d'anode plus grande
que celle de la cathode et une densité de courant pas très élevée.
Dans ces conditions, en effet, l'iodure de mercure formé reste en
dissolution dans l'iodure de sodium, en même temps que se forme
un amalgame de sodium à la cathode.
Pendant la décharge, le sodium se recombine a l'état d'iodure
pendant que l'iodure mercurique se réduit en mercure métallique.
La force électromotrice de ce couple est d'environ 1,85 volt pendant
la charge; elle baisse très lentement pendant la décharge. Cette
force électromotrice a été reconnue indépendante de la température,
ce qui prouve que toute l'énergie chimique se transforme en énergie
électrique.
Les forces électromotrices de charge et de décharge étant très
voisines, le rendement en énergie diffère peu de celui en quantité.
Quoique l'auteur ait pu obtenir un rendement de 0,90 éfa ampères-
heures, il nous semble qu'en pratique, avec des périodes de repos,
l'élément doit avoir un rendement beaucoup plus faible, par suite de
1. Éclairage électrique^ t. III, p. 241.
ACCUMULATEURS DIVER.S 461
Taction chimique directe du sodium sur Teau et sur la solution
d'iodure mercurique.
Le métal de Tanode se dissolvant pendant la charge, il doit évi-
demment se produire, avant Télectrolyse du sodium, un dépôt de
ce métal à la cathode. Au point de vue des actions locales, cela n'a pas
d'importance dans ce cas, puisque, à la cathode comme à Tanode,
le métal est du mercure. Ce transport métallique n'en est pas moins
un inconvénient, puisqu'il tend à diminuer la quantité de mercure à
l'électrode positive pour l'augmenter à ^électrode négative.
Au point de vue de l'énergie spécifique d'ailleurs, ce couple n'offre
aucun avantage sur l'accumulateur au plomb. D'après l'auteur,
on pourrait obtenir une capacité spécifique de 10 ampères-heures
par kilogramme d'élément; ce chiffre peut être facilement dépassé
avec l'accumulateur au plomb.
L'emploi d'un liquide comme électrode offre en outre l'inconvénient
d'un très grand encombrement en surface K
Sur la possibilité d'obtenir un accumulateur supérieur à raccumn-
lateur au plomb. — De la discussion des avantages et inconvénients
relatifs à chacun des accumulateurs qui viennent d'être décrits,
on peut conclure qu'aucun accumulateur ne peut être actuellement
proclamé supérieur à l'accumulateur au plomb. Si certains d'entre
eux présentent sur quelques points une supériorité, celle-ci est
en effet rachetée par des inconvénients beaucoup plus importants
sur d'autres points. Est-ce à dire qu'il soit impossible de découvrir
mieux? Nous ne pensons pas cela.
Cependant, il faut avouer que les difficultés, si elles ne sont pas
insurmontables, sont considérables. Nous allons essayer ici de poser
quelques principes généraux d'après lesquels doivent être enga-
gées les recherches en vue de la solution du problème.
Pour réaliser un accumulateur à grande énergie massique, il faut
que celui-ci possède, d'une part, une force électromotrice, et, d'autre
part, une capacité massique, aussi élevées que possible.
On obtiendra une force électromotrice élevée en choisissant des
substances capables de dégager de grandes quantités de chaleur
pendant les réactions chimiques qui s'accomplissent en décharge.
A Télectrode négative on doit faire choix d'un métal aussi électro-
1. Pratiquement, L. Poincaré réalisait un tel couple en employant deux sur-
faces de mercure, séparées par une mince cloison en verre se terminant à un
niveau très peu supérieur à celui du mercure, et submergées par l'électrolyte.
462 LES ACCUMII-ATEIRS ÉLECTRIQUES
positif que possible. Malheureusement, on est rapidement arrêté
dans cette voie ascendante par Fattaque chimique directe du métal
par Télectrolyte. Cette attaque étant déjà très importante avec le zinc,
dans le cas d'emploi d'électrolytes acides ou basiques, on ne peut
songer à employer les métaux alcalins ou alcali no>terreux, qui sont
attaqués directement par Teau. Et c'est grand dommage, car ces
métaux permettraient des forces électroraotrices très élevées. De
ce côlé, la seule chance de salut serait la découverte d'un dissolvant
autre que Teau, capable d'un pouvoir de dissociation suffisant et
attaquant moins facilement les métaux alcalins ou alcalino-tcrreux.
Aucune recherche ne paraît avoir été tentée dans cette voie ; les
chances de réussite sont d'ailleurs bien faibles, car le dissolvant
doit, en outre, être simple et ne pas changer de composition pendant
Télectrolyse.
Sauf dans le cas d'emploi de sels haloïdes, l'halogène se recom-
binant directement avec le métal pendant la décharge, on emploie
à l'électrode positive un corps plus ou moins oxydé qui, pendant
la décharge, se réduit plus ou moins. Cette réduction se fait tantôt
avec dégagement, tantôt avec absorption de chaleur ; ce dernier cas
est malheureusement le plus général. En vue d'obtenir une force
électromolrice élevée, il importe de choisir comme dépolarisant à
l'électrode positive une substance dont les réactions de réduction
donnent lieu à un dégagement de chaleur. C'est ce qui a été réalisé
d'une façon presque unique jusqu'à ce jour par le peroxyde de
plomb dans l'acide sulfurique.
Le nombre des combinaisons à proposer est très restreint, par suite
de la condition d'insolubilité de la matière positive dans tous ses
étals, si on veut éviter le dépôt, sur la négative, du métal qui entre
dans la composition du dépolarisant, fait qui occasionne, comme
on a vu, des actions locales énergiques et une destruction de l'anode.
On doit même imposer comme condition l'insolubilité delà matière
active négative dans tous ses états, si on veut un accumulateur
réellement industriel et exempt des inconvénients inhérents au dépôt
électrolytique opéré pendant la cliarge, inconvénients que nous
avons déjà signalés et dont les principaux sont l'irrégularité du dépôt
et souvent son manque d'adhérence dans les conditions ordinaires
d'emploi de l'accumulateur.
La capacité que peut donner une matière active dépend de son
équivalent électrochimique et du nombre de valences engagées.
C'est ainsi que l'oxyde de cuivre CuO passant à l'état de cuivre
ACCUMULATEURS DIVERS 463
métallique donne une capacité double du sous-oxyde Cu'O. passant
également à Tétat de cuivre métallique. Un autre exemple est donné
par le peroxyde de plomb qui, passant à Fétat de plomb métal-
lique, comme cela est possible, en employant une cathode en zinc,
donne une capacité double de celle qui correspond à la réduction
simple du peroxyde en sulfate de plomb, comme cela a lieu avec la
cathode en plomb spongieux. Bien entendu, à chacune des valences
engagées, la force électromotrice peut varier (c'est le cas de couple
peroxyde de plomb | zinc), si les chaleurs de réaction varient égale-
ment. En calculant les masses théoriques de substances actives
à engager pour obtenir 1 ampère-heure, on trouve les valeurs
des tableaux 134 et i35 (p. 464) correspondant aux matières actives
positives et négatives que nous avons étudiées précédemment.
Ces deux tableaux montrent nettement un état d'infériorité des
substances actives Pb et PbO* de Taccumulateur au plomb par rap-
port à la plupart des différentes autres substances déjà utilisées.
Cependant, en pratique, il y a lieu de tenir compte, en outre, d'un
certain coefficient d'utilisation, les substances actives insolubles ne
pouvant être, en général, engagées complètement dans les réactions
pendant la décharge. Pour l'accumulateur au plomb, par exemple,
on a vu qu'il est difficile d'utiliser plus de la moitié do la matière
active. Le coefficient d'utilisation, variable avec les différentes sub-
stances, dépend, pour chacune d'elles, de l'état physique, et particu-
lièrement, comme nous l'avons vu pour le plomb, de la porosité,
ainsi que de la conductibilité. Ce coefficient d'utilisation se rapproche
d'autant plus de l'unité que les substances actives et principalement
leurs produits de transformation en décharge sont conducteurs et
que la porosité tend à augmenter pendant la décharge, ce qui a lieu
avec l'emploi, comme substances anodiques, d'oxydes ou de sels
métalliques (Cu^O, AgCl, PbCP, etc.) qui se réduisent à l'état métal-
lique pendant la décharge. C'est le contraire qui arrive dans l'accu-
mulateur au plomb, où la matière active se sulfate et diminue de
porosité ainsi que de conductibilité. Le peroxyde de nickel paraît
avoir un coefficient d'utilisation faible et plus petit que celui du
peroxyde de plomb.
Nous n'avons considéré ici que la masse de la matière active. Dans
la masse totale de la plaque, il y a à faire intervenir, en outre, celle
du support. Ici aussi le plomb paraît en défaveur, d'abord par suite
de sa densité élevée et ensuite à cause de sa faible résistance méca-
nique et de sa facilité de peroxydation par le courant.
464
[.EJS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU 134
MATIÈRES ACTIVES POSITIVES
MASSE ENGAGÉE
AMFËRES-HEURES
•
SUBSTANCES
en gramme»
PAR AMPÈHB-BEl-RE
par kilogramme
DB MATIERE
PbO» passant
à l'état de
PbSO*
4,46
224,2
Sb203 -
—
Sb*^03
2,98
335,1
0 -
—
Hî»0
0,30
3.333,3
CuO —
—
Cu
1,48
675,2
Cu20 -
—
Cu
2,85
351,0
Ni02 —
—
NiO
1,68
593,4
iNiOa _
—
NW»
3,37
296,7
Ni^O^ —
—
NiO
3,07
325,5
Ag20« -
—
Ag«0
4,62
216,2
Ag^O -
—
Ag
4,33
231,5
Mn(OHj* -
—
Mn(0H)3
4,59
210,7
Cl -
—
chlorure
1,33
754,1
Br —
—
bromure
2,99
334,0
Fe^Ci» —
—
leCP
6,06
165,0
AgCI -
—
Ag
5,3»
186,9
HgP -
—
Hg
8,47
118,1
lYiQZ _
~~'
TTO
4,26
234,6
TABLEAU 135
MATIÈRES ACTIVES NEGATIVES
MASSE ENGAGÉE
AMP.-HKL RES
. SUBSTANCES
en grammes
par kilogramme
PAR AMP.-HBt'HB
DE MATIÈRE
Pb
passante Tétai de PbSO»
3,86
259,1
Zn
— ZnSO»
1,22
821,6
Cd
— CdSO^
2,09
477,8
Cu
— GuSO^
1,18
846,7
Ag
— Ag*SO* ou Ag20
4,03
248,4
Zn
- Zn (ONa)â
1,22
821,6
H
- H20
0,0374
26.742,2
Zn
— ZnG03
1,22
821,6
Cu
- Cu20
2,36.
423,2
FeiOH)2
— Fe(0H)3
3,36
297,5
Fe
— FeO
l,Oi
957,2
Zn
- ZnC12 ou ZnBr»
1,22
821,6
Fe
— FeCia
1,04
957,2
Na
— Naï
0,86
1.162,8
Tl
— Ï120
7,63
131,0
Co
— CoO
1,10
906,4
ACCUMUIJITEURS DIVERS 46r»
Malgré ces différentes infériorités, raccumulateur au plomb peut
donner, ainsi qu'on Ta vu antérieurement, une énergie massique
égale à celle de Taccumulateur Edison, par suite de sa force électro-
motrice beaucoup plus élevée que celle de ce dernier.
Ces quelques considérations suffisent à montrer combien est
difficile la solution de ce problème : trouver une pile réversible supé-
rieure à celle au plomb.
Encore, dans la discussion précédente, nous n'avons pas abordé le
côté économique, qui n'est pas le moins important. Il y aurait à
considérer ici le prix des matières employées. Il n'est pas nécessaire
d'entrer dans de longs détails pour montrer qae le plomb est en très
bonne posture à cet égard; il suffit de consulter le cours des diffé-
rents métaux bruts ; nous relevons les valeurs suivantes, d'après le
cours de la Chambre de Commerce de Paris au 12 janvier 1904
(tableau 136) :
TABLEAU 136
MÉTAUX PRIX
francs
Cuivre (selon les différentes marques) 150 à 156,75 les 100 kilogrammes
Étain — — 347 à 351 —
Plomb — — 33,50 à 33,75 —
Zinc (de Silésie) 56 —
Antimoine 100 —
Aluminium à 99 0/0 400 ~
Nickel pur 600 —
Mercure 700 —
Argent 10050 —
Pour le cadmium, dont la production est très limitée, les prix de
détail ne sont pas inférieurs à 15 francs le kilogramme
Quant au fer, son prix varie de 16 à 20 francs les 100 kilogrammes
pour les fers marchands ; mais les aciers et surtout les aciers spé-
ciaux ont une valeur plus élevée.
Si on considère que les prix des différents oxydes ou sels sont en
rapport avec ceux des métaux correspondants, on voit que, pour être
aussi économiques que l'accumulateur au plomb, la plupart des
métaux devraient donner une énergie massique beaucoup plus consi-
dérable que celle de cet élément. Nous négligeons ici le prix des
traitements que subissent les différentes matières dont on constitue
les plaques; mais il suffit d'avoir lu la description (Voir p. 448) de la
30
466 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
plaqae Edison, par exemple, pour comprendre que le traitement coûte
dans ce cas beaucoup plus cher que le traitement simple du plomb
ou des oxydes de plomb qui entrent dans I9 fabrication des plaques
ordinaires.
Un autre point dont l'importance n'est pas à démontrer est la durée
des plaques. Les effets actuellement connus des actions électroly-
tiques permettent d'affirmer que toutes les plaques d'accumulateurs
doivent avoir fatalement une durée limitée. Même en admettant une
insolubilité suffisante des matières actives, ce n'est pas impunément
que l'on soumet celles-ci à des charges et décharges successives, qui
changent à tout instant leur état physique comme leur composition
chimique. C'est là la source de dégradation de la plaque, ou même
simplement, si la matière active ne tombe pas, de la diminution de
capacité de cette plaque.
En outre, l'action électrolytiques'exerçant sur les supports attaque
ceux-ci plus ou moins rapidement. Il est permis de supposer qu'il
peut exister des plaques à plus grande durée que celles de l'accu-
mulateur au plomb. Cependant aucune jusqu'à ce jour n'a pu réunir
cette qualité avec les différentes autres que nous avons examinées et
qui sont indispensables.
Au point de vue économique intervient aussi le rendement de l'accu-
mulateur. Dans le cours de cet ouvrage, nous avons vu qu'à ce pro-
pos l'accumulateur au plomb est certainement un des mieux placés.
Dans les accumulateurs à faible force électromotrice, la surélévation
de celle-ci à la fin de la charge, par suite de la séparation des ions
de l'électrolyte, est en général relativement plus importante que
lorsque la force électromolrice est plus élevée. C'est ainsi qu'on
obtient pour l'accumulateur cuivre, acide sulfurique, peroxyde de
plomb, par exemple, un rendement en énergie (pour un même rende-
ment en quantité) moindre qu'avec l'accumulateur au plomb.
Le meilleur accumulateur à ce point de vue est celui qui, parfaite-
ment réversible et n'ayant pas d'actions locales, posséderait une force
électromotrice aussi voisine que possible de la tension nécessitée par
la séparation des ions de l'électrolyte. Les éléments aux sels haloYdes
de zinc sont des plus parfaits à cet égard, puisqu'il n'y a pas de suré-
lévation de tension à la fin de la charge, si on n'épuise pas complète-
ment l'électrolyte, et que les variations de tension ne sont dues
qu'aux variations de concentration. Mais ces accumulateurs pré-
sentent, comme nous l'avons démontré, des inconvénients suffisants
pou r en empêcher l'emploi pratique.
ACCUMULATEURS DIVERS 467
En résumé, si on fait la balance des avantages et inconvénients
respectifs des différentes piles réversibles étudiées jusqu'à ce jour,
on est en droit de dire que Taccumulateur au plomb, malgré les
reproches qu'on lui adresse et que justifient les nécessités actuelles
de rindustrie, reste encore le meilleur des accumulateurs élec-
triques.
468
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
TABLEAU i37
DKNSITKS DES SOLUTIONS DIACIDE SULFURIQUE
DENSITÉ
DEGRÉS
H«S04
POUR 100
TENEUR
B> GRASIM;»
de UâS04
DENSITÉ
DEGRÉS
BAUME
HSS04
POOR 100
TENEUR
B3I OR A M MES
de HïSG*
A \h* c.
BAl'MÉ
(en poids)
par lilre
A 15* c.
(en poids)
par lilre
1,000
0
0,09
1
1,245
28,4
32,86
409
1,005
0,7
0,83
8
1,250
28,8
33,43
418
1,010
1,4
1,57
16
1,255
29,3
34,00
426
1,015
2,1
2,30
23
1.260
29,7
34,54
435
1,020
2,7
3,03
31
1,265
30,2
35,14
444
1,025
3,4
. 3,76
39
1,270
30,6
35,71
454
1,030
4,1
4,49
46
1,275
31,1
36,29
462
1,035
4,7
5,23
54
1,280
31,5
36,87
472
1,040
5,4
5,96
62
1,285
32,0
37,45
481
1,045
6,0
6,67
71
1,290
32,4
38,03
490
1,050
6,7
7,37
77
1,295
32,8
. 38,61
500
1,055
7,4
8,07
85
1,300
33,3
39,19
510
1,060
8,0
8,77
93
1,305
33,7
39,77
519
1,065
8,7
9,47
102
1,310
34,2
40,35
529
1,070
9,4
10,19
109
1,315
34,6
40,93
538
1,075
10,0
10,90
117
1,320
35,0
41,50
548
1,080
10,6
11,60
125
1,325
35,4
42,08
557
1,085
11,2
12,30
133
1,330
35,8
42,66
567
1,090
11,9
12,99
142
1,335
36,2
43,20
577
1,095
12,4
13,67
150
1,340
36,6
43,74
586
1,100
13,0
14,35
158
1,345
37,0
44,28
596
1,105
13,6
15,03
166
1,350
37,4
44,82
605
1,110
li,2
15,71
175
1,355
37,8
45,35
614
1,115
14,9
16,36
183
1,360
38,2
45,88
624
1,120
15,4
17,01
191
1,365
38,6
46,41
633
1,125
16,0
17,66
199
1,370
39,0
46,94
643
1,130
16,5
18,31
207
1,375
39,4
47,47
653
1,135
17,1
18,96
215
1,380
39,8
48,00
662
1,140
17,7
19,61
223
1,385
40,1
48,53
672
1,145
18,3
20,26
231
1,390
40,5
49,06
682
1,150
18,8
20,91
239
1,395
40,8
49,59
692
1,155
19,3
21,55
248
1,400
41,2
50,11
702
1,160
19,8
22,19
257
1,405
41,6
50,63
711
1,165
20,3
22,83
266
1,410
42,0
51,15
721
1,170
20,9
23,47
275
1,415
42,3
51,66
730
1,175
21,4
24,12
283
1,420
42,7
52,15
740
1,180
22,0
24,76
292
1,425
43,1
52,63
750
1,185
22,5
25,40
301
1,430
43,4
53,11
759
1,190
23,0
26,04
310
1,435
43,8
53,59
769
1,195
23,5
26,68
319
1,440
44,1
54,07
779
1,200
2i,0
27,32
328
1,445
44,4
54,55
789
1,205
24,5
27,95
337
1,450
44,8
55,03
798
1,210
25,0
28,58
346
1,455
45,1
55,50
808
1,215
25,5
29,21
355
1,460
45,4
55,97
817
1,220
26,0
29,84
36i
1,465
45,8
56,43
827
1,225
26,4
30, t8
373
1,470
46,1
56,90
837
1,230
26,9
31,11
382
1,475
46,4
57,37
846
1,235
27,4
31,70
391
l,i80
46,8
57,83
856
1,240
27,9
32,28
400
l,i85
47,1
58,28
865
ACCUMUIATEURS DIVERS
TABLEAU 137 [suite)
469
DENSITÉ
DEGRÉS
H2S0i
TK.NEUR
DEPfSlTÉ
DE}RÉS
H-'SOi
TENEUR
A 15* c.
BADHi
HOIR 100
(eD poids)
EN GRAMMRS
de HÏS04
par litre
A 15» c.
BAUMi
POUR 100
(en poids)
EN GRAVMBfl
de H«S04
par litre
1,400
47,4
58,74
876
1,730
60,9
79,80
1.381
1,495
47,8
59,22
885
1,735
61,1
80,24
1.392
1,500
48,1
59,70
896
1,740
61,4
. 80,68
1.404
1,505
48,4
60,18
906
1,745
61,6
81,12
i.4ia
1,510
48,7
60,65
916
1,750
61,8
81,56
1.427
1,515
49,0
61,12
926
1,755
62,1
82,00
1.439
1,520
49,4
61,59
936
1,760
62,3
82,44
1.451
1,525
49,7
62,06
946
1,765
62,5
82,88
1.463
1,530
50,0
62,53
957
1,770
62,8
83,32
1.475
1,535
50,3
63,00
967
1,775
63,0
•83,90
1.480
1,540
50,6
63,43
977
1,780
63,2
84,50
1.504
1,545
50,9
63,85
987
1,785
63,5
85,10
1.519
1,550
51,2
64,26
996
1,790
63,7
85,70
1.534
l,;)o;>
51,5
64,67
1.006 .
1,795
64,0
86,30
1.549
1,560
51,8
65,08
1.015
1,800
64,2
86,90
1.564
1,565
52,1
65,49
1.025
1,805
64,4
87,60
1.581
1,570
52,4
65,90
1.035
1,810
64,6
88,30
1.598
1,575
52,7
66,30
1.0i4
1,815
64,8
89,05
1.621
1,580
53,0
.66,71
1.054
1,820
65,0
90,05
1.639
1,585
53,3
67,13
1.06i
1,821
—
90,20
1.6t3
1,590
53,6
67,59
1.075
1,822
65,1
90,40
1.647
1,595
53,9
68,05
1.085
1,823
90,60
1.651
1,600
54,1
68,51
1.096
1,824
65,2
90,80
1.656
1,605
54,4
68,97
1.107
1,825
—
91,00
1 661
1,610
5i,7
69,43
1.118
1,826
65,3
91,25
1.666
1,615
55,0
69,89
1.128
1,827
91,50
1.671
1,620
55,2
70,32
1.1.39
1,828
65,4
91,70
1.676
1,625
55,5
70,74
1.150
1,829
—
91,90
1.681
1,630
55,8
71,16
1.100
1,8.30
65,4
92,10
1.685
1,635
56,0
71,57
1.170
1,831
65,5
92,30
1.690
1,640
56,3
71,99
1.181
1,832
65,5
92,55
1.693
1,645
56,6
72,40
1.192
1,833
65,6
92,75
1.700
1,650
56,9
72,82 *
1.202
1,834
—
93,05
1.706
1,655
57,1
73,23
1.212
1,835
65,7
93,43
1.713
1,660
57,4
73,64
1.222
1,836
93,80
1.722
1,665
57,7
74,07
1.233
1,837
65,7
94,20
1.730
1.670
57,9
74,51
1.244
1,838
65,8
94,60
1.739
1,675
58,2.
74,97
1.256
1,839
95,00
1.748
1,680
58,4
75,42
1.267
1,840
65,9
95,60
1.759
1,685
58,7
75,86
1.278
1,8405
65,9
95,95
1.765
1,690
58,9
76,30
1.289
1,8410
—
97,00
1.786
1,695
59,2
76,73
1.301
1,8415
97,70
1.799
1,700
59,5
77,17
1.312
1,8410
—
98,20
1.808
i ,705
59,7
77,60
1.323
1,8405
98,70
1.816
1,710
60,0
78,04
1,334
1,8400
99,20
1.825
1,715
60,2
78,48
1.3S.6
1,8395
—
99,45
1.830
1,720
60,4
78,92
1.357
1,8390
—
99,70
1.834
1,725
60,6
79,36
1.369
1,8385
■~~"
99,95
1.838
DEUXIEME PARTIE
DESCBIPTIONS DES AGCUMULATEUBS
Dans cette deuxiôme partie, nous nous occuperons de la descrip-
tion des différents types d'accumulateurs. Comme dans la première
partie, nous donnerons ici la plus large place à Taccumulateur au
plomb, puis nous décrirons les quelques autres accumulateurs
divers qui ont été construits.
En principe, Taccumulateur étant constitué par des électrodes
montées dans un bac qui renferme en outre Télectrolyte et les diffé-
rents accessoires, il y a lieu d'examiner spécialement : 1** la fabri-
cation et la description des plaques ; 2"^ les différents modes de
montage des éléments.
Nous ferons d'abord une étude générale de ces questions, nous
réservant d'insister avec plus de détails sur les principaux accumula-
teurs construits soit en France, soit à l'étranger, et dont nous
donnerons une monographie spéciale.
CHAPITRE 1
PROCÈDES GÉNËRAnX DE FABRICATION DBS PLAQUES
DE L'ACCUHnLATEUR AU PLOMB
Constitution des supports. — Étudiant le fonctionnement des dif-
férentes plaques, nous avons antérieurement divisé celles-ci en
plaques à grande surface, plaques empâtées ou à oxydes rapportés
et plaques mixtes pour les positives; pour les négatives, nous
n'avons considéré que les deux premiers de ces types, la formation
ultérieure du support n'ayant pas lieu ici.
Au point de vue de la fabrication, il n'y a pas de différence a faire
entre les positives et les négatives, qui se construisent pareillement.
Comme, d'autre part, les plaques du type mixte sont des plaques à
surface assez développée, qui sont empâtées au début, la consti-
tution de leur quadrillage est semblable à celle des plaques à grande
surface. Il ne reste en définitive que deux types de support à étudier
ici : i^ la plaque à grande surface, construite en plomb doux et
caractérisée par un développement de surface aussi grand que pos-
sible ; 2^ la plaque à oxydes rapportés, fabriquée en plomb dit inoxy-
dable et portant des alvéoles qui sont ensuite remplis de matière
empâtée.
Dans le premier cas, nous appelons développement de surface le
rapport entre la surface réelle de contact entre le plomb (ou ce
qui revient au même après formation entre la matière active) et
l'électrolyte et la surface de la plaque calculée par le double du
produit de sa hauteur par sa largeur. Ce développement est tou-
jours plus grand que l'unité dans le premier type de plaque, tandis
que le rapport entre la surface de contact de lu matière active
avec l'électrolyte et la surface apparente (double produit de la hau-
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICATION DES PLAQUES 473
leur par la largeur) est toujours plus petit que Tunité dans le cas
de la plaque à oxydes rapportés.
Formes diverses des plaques à grande surface. — Les formes de
ces plaques ainsi que les procédés de fabrication sont excessivement
nombreux. Nous savons d'ailleurs que, dans le calcul d'une telle
plaque il y a lieu de tenir compte, d'une part, de la capacité spécifique
à obtenir, et, d'autre part, de la durée, ces deux facteurs variant en
sens inverse. D'autre part, nous avons vu que la capacité des plaques
à grande surface varie avec le procédé de formation employé, et
atteint, en général, une valeur comprise entre 0,4 et 1 ampère-heure
par décimètre carré de surface active.
Dans la fabrication des plaques de ce type, on doit par conséquent
chercher à obtenir une surface totale de plomb aussi grande que pos-
sible, tout en conservant au plomb actif une épaisseur en rapport
avec la durée que l'on veut exiger de la plaque.
Pour un poids donné de plomb, la surface est inversement propor-
tionnelle à l'épaisseur (s'il s'agit de lames) ou au diamètre (s'il s'agit
de fils ou de grenailles). Dans le cas de feuilles de plomb, si on
appelle e l'épaisseur en millimètres, on aura pour la surface, en déci-
mètres carrés, développée par i kilogramme de plomb :
e
Si on emploie du fil de plomb de e millimètres de diamètre, cette
surface en décimètres carrés par kilogramme de plomb devient :
Q 35,2
e
Enfin, en faisant usage de grenailles sphériques ayant e millimètres
de diamètre, cette même surface atteindra :
e
par kilogramme de plomb. Ce dernier cas n'a pas été réalisé indus-
triellement, par suite de l'impossibilité d'assurer ainsi une communi-
cation électrique suffisante entre chacun des grains.
On a vu au début que Planté constituait ses éléments à l'aide de
lames de plomb séparées par un isolant, puis enroulées.
474 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Afin de pouvoir réduire Tépaisseur des lames, il adopta aussi la
disposition horizontale, les lames étant séparées par des cadres en
gutta-percha ou en bois paraffîné .
Tommasi garnit de lamelles de plomb de O"^",! d'épaisseur les
alvéoles d'un quadrillage dont les montants verticaux étaient reliés
par des nervures inclinées comme les lamelles des persiennes.
Kabath composa une électrode à Taide d'une série de lames de
plomb deO"*"*,l d'épaisseur et 10 à 12 millimètres de largeur. Ces
lames, alternativement ondulées et plates, étaient empilées dans une
enveloppe constituée par une feuille de plomb de l millimètre d'épais-
seur, perforée de trous en quinconce sur ses deux faces longitudi-
nales. A leurs extrémités, les lamelles étaient soudées avec la feuille
de plomb.
Tamine et Arnoud firent des électrodes à l'aide de fils de plomb
enroulés en spirale ; ces fils étaient étirés. Simmen obtint plus éco-
nomiquement ces fils de plomb en versant du plomb fondu dans un
récipient préalablement chauffé dont le fond était percé d'ajutages à
travers lesquels le plomb coulait en jets li-
quides venant se solidifier dans un bassin
rempli d'eau froide.
Cette masse enchevêtrée a été utilisée par
Reynier, qui la comprimait dans une cage sem-
blable à celle construite par Kabath; il obte-
nait ainsi ses plaques feutrées .
Reynier construisit aussi des plaques com-
posées d'une feuille de plomb de 0'"'°,5 d'épais-
Plaqiîe Reynier. ^®"^» plissée comme l'indique la figure 163.
Cette feuille était entourée d'un cadre; en outre
elle était évidée au milieu en forme de losange, afin de diminuer la
déformation due au foisonnement.
Elieson a construit des électrodes au moyen de feuilles de plomb
perforées d'un grand nombre de trous rectangulaires, dans chacun
desquels on encastrait une petite spirale de plomb de 0'"",i d'épais-
seur, recouverte de papier d'amiante.
Howell et Cromplon ont employé des lames découpées à la scie
dans des blocs de cristaux de plomb, que l'on obtient en abandon-
nant au refroidissement lent une masse considérable de plomb fondu.
Les lames ainsi produites ont une densité égale à 8 (soit les 2/3 de
celle du plomb fondu).
Dujardin (puis ensuite la Société française des accumulateurs
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICATION DES PLAQUES
475
Excelsior) composait ses plaques positives de lames de plomb doux,
gaufrées, de 0"'"*,8 d'épaisseur et de 10 millimètres de larg eur, dis-
posées les unes au-dessus des autres et soudées à chaque extrémité
aux barreaux verticaux d'un cadre dont les barreaux horizontaux
sont ouverts en leur milieu afin de permettre la dilatation. Cette dis-
position est représentée sur le côté droit de la figure 164.
FiG. i64. — Accumulateurs Dujardin.
Actuellement, les plaques du type à grande surface et du type
mixte sont constituées soit par des lames de plomb munies de ner-
vures ou de dents qui en augmententla surface, soit par un assemblage
de rubans ou de fils de plomb. Nous étudierons plus loin les diffé-
rents procédés de fabrication employés.
Parmi les plaques comportant une âme et des nervures ou des
dents, mentionnons les plaques Tudor, Schulz, Majert, Lehmann,
d'Arsonval-Vaugeois, Pflûger, Reuterdahl, Behrend, Gould, Bain-
ville (âme cylindrique), Peyrusson (âme cylindrique), pour les
plaques à grande surface ;
Et les types T. E. M., PoUak, Gramme, E. P. S., Heinz, Hart,
Yalls, Pulvis, pour les plaques mixtes.
Toutes ces électrodes, construites en une seule pièce ou en plu-
sieurs parties assemblées, seront décrites en détail dans les mono-
graphies.
Citons parmi les plaques à rubans ou fils de plomb assemblés •
les types Blot, T. E. M., Lacroix (fils à âme inoxydable), Bary
(anneaux estampés), Saturne (bandelettes ajourées), Chloride (rubans
47« LES ACCCMULATEURS ÉI.ECTRIQUES
en spirale), National Battery C*, pour les plaques à grande surface,
et Peigne, pour les plaques mixtes.
Ces électrodes, différentes de forme et de constitution, seront éga-
lement décrites dans les monographies.
Nous signalerons, en outre, comme plaques à grande surface :
La plaque Epstein, qui possède une âme munie de fine9 nervures
horizontales à section rectangulaire et en regard les unes des autres
des deux côtés de la plaque.
La plaque Oerlikons comportant également une âme, de fines ner-
vures horizontales à section triangulaire se correspondant des deux
côtés de la plaque, et des nervures trapézoïdales verticales légè-
rement décalées d'un côté à Tautre ; cette plaque est entourée d'un
cadre.
La plaque Pfaff, qui possède une âme et un cadre, est partagée par
un certain nombre de nervures verticales et horizontales, en cases de
forme carrée, dans lesquelles se trouvent les fines nervures actives
inclinées à 45^ et dont le sens d'inclinaison varie d'une case à la sui-
vante dans les deux sens.
La plaque de la Battery C^, de Londres, n'a pas d'âme, mais
e st constituée par l'assemblage d'une série de bandes à âme et à
fines nervures rectangulaires horizontales de 26 millimètres de lar-
geur et de T^^jS d'épaisseur, et qui sont placées sur champ en lais-
sant entre elles un intervalle de 5 millimètres, de telle sorte que la
plaque terminée possède comme épaisseur la largeur des bandes,
soit 26 millimètres.
La plaque Franke est divisée en cases rectangulaires de 46 milli-
mètres de hauteur et 21 millimètres de largeur, entre lesquelles on
a ménagé des ouvertures allongées dans le sens vertical, afin de per-
mettre la dilatation.
Chaque case possède des fines nervures verticales et horizontales
disposées en quinconce des deux côtés de la plaque, qui porte en
oulre au milieu un certain nombre de baguettes à section circulaire
placées horizontalement.
La plaque Walitschek est caractérisée par des séries de petites
nervures verticales entre lesquelles on laisse horizontalement des
rainures. Ces nervures, qui se projettent en forme de rectangle
allongé dans le sens vertical sur la surface de la plaque, présentent
en section verticale perpendiculaire au plan de la plaque une forme
triangulaire, la base étant sur une face et le sommet aboutissant à
l'autre face. Les nervures voisines sont placées en sens inverse, de
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICATION DES PLAQUES 477
telle façon que, sur une face de la plaque, se présentent alternati-
vement une base et un sommet.
La plaque BerksRenger, de Bélabanya (Hongrie), est obtenue à la
presse hydraulique et présente en section une âme et des nervures
fines horizontales qui sont ondulées et se terminent en pointe à la
surface.
Dans la plaque H. Lake\ on retrouve la disposition à âme munie
de fines nervures horizontales, dont les profils variés sont indiqués
FiG. 165. FiG. 166. FiG. 167.
Plaques Lake en coupe.
dans les figures 165, 166, 167. Dans la figure 166, Tâme présente des
ondulations.
L'assemblage de bandes de plomb, alternativement plates et
ondulées, dans un cadre, a été employé par de Bobinsky, Elieson et
Bobinsky. Ces derniers soudent à une nervure verticale médiane les
bandelettes, qui sont libres de se dilater sur les côtés, disposition fré-
quemment adoptée.
Geoffroy et Delore^ ont proposé des plaques constituées par un
assemblage de lamelles laminées ou estampées, munies de trous,
permettant Tenfilage sur des tiges b [fig. 168] en plomb ou en
ébonite. Les différentes lames sont séparées par des fils de plomb
ou d'ébonite c, qui entourent les tiges. L'assemblage se fait par du
plomb coulé en e ; les saillies ^, taillées dans les bandes, ont pour but
<ie faciliter la libre dilatation.
1. Brevet anglais 29273, de 1897.
2. Brevet français 306897, dul5 avril 1901.
478
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Dans la plaque Lehmann et Mann^ représentée en figure 169, les
feuilles de plomb /, découpées en losange, sont disposées en piles et
assemblées les unes aux autres en zigzag.
Fio. 168. — Plaque Geoffroy et Delore.
FiG. 169. — Plaque Lehmann et Mann.
Les piles des losanges sont réunies en des points diagonalement
opposés par une ossature A, qui assure la rigidité de la plaque.
La plaque Van Kampen^ est constituée par des petites plaques
û c ^
Coupeœ^oo
Fio. no, 171, 172. — Plaque Van Kampen.
unitaires A', A", disposées parallèlement en laissant entre elles un
intervalle et soudées aux nervures horizontales B et D [fig, 170 à 172).
Chaque plaque unitaire est composée d'un grand nombre de petites
lamelles horizontales a, ayant la forme qu'indique la figure 172;
entre chacune d'elles se trouve un intervalle h égal à l'épaisseur a.
1. Brevet allemand 100131, du 3 août 1897.
2. Brevet hongrois 15278, du 22 novembre 1898.
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICATION DES PLAQUES
479
Ces lamelles sont reliées par des nervures d, d! placées en zigzag dans
le but d'éviter la déformation de la plaque.
Hall (1894) prend une plaque percée d'alvéoles, dans lesquels il
introduit des rubans de plomb minces et enroulés en spirale.
Loppé, Morin, Martin et Griner* ont proposé une plaque formée
d'un certain nombre de feuilles de plomb minces et ondulées ; il y en
FiG. 173. — Plaque Loppé, Morin, Martin
et Griner.
lu lis. I
111 {Il
FiG. 17i. — Coupe de la plaque
précéaente
a six dans la plaque représentée par les figures 173 et 174, cette der-
nière étant une coupe agrandie de la section verticale suivant la
ligne 1-2 de la figure 173.
Ces feuilles sont perforées d'un grand nombre de petits trous a,
autour desquels le métal est repoussé en forme de tronc de cône, ce
qui donne à la feuille l'aspect d'une râpe de cuisine.
L'assemblage des feuilles est effectué par des rivets tubulaires h^h.
Les trousse, e, qui traversent la plaque de part en part, permettent Ja
circulation de l'électrolyte. Les feuilles sont maintenues écartées par
des cales en plomb d^ à la parlie supérieure de la plaque.
J.-B. Relin et C.-A. Rosier^ conslituent une plaque à grande sur-
1. Brevet français 298997, août 1900; — brevet anglais, n» 20U0, accepté le
15 septembre 1900.
2. Brevet français 292163; — brevet allemand 124480 ; — brevet anglais 21297 ;
de 1899.
480 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
face en soudant à la partie supérieure d*un cadre une série de petites
bandes minces en plomb B tordues sur elles-mêmes. Ces bandelettes
sont libres à la partie inférieure. Les plaques sont formées ainsi.
Mais, comme les spires des bandelettes dépassent la surface du cadre,
on écrase les plaques que Ton a préalablement saupoudrées d'une
matière granuleuse résistante, capable d'être éliminée facilement
.ensuite, telle que le sel marin qu'on peut dissoudre. On conserve
ainsi les vides formés par les spires des
bandelettes.
Dans la figure 175, les bandelettes B,
tordues, ont été enroulées sur un cylindre
enlevé ensuite.
' Les fils de plomb sont employés entre
autres par Damelincourt \ qui construit une
plaque en deux parties accolées. Chaque
Fio. 175. — Bandelettes ^. , j i j *•
Relin et Rosier. partie comprend un cadre et des comparti-
ments dans lesquels sont logés de minces
fils de plomb ; ceux-ci sont horizontaux dans une partie et verti-
caux dans Tautre.
Damade' fait des tresses en fils de plomb repliées et juxtaposées
de façon à composer la plaque ; le tout est ligaturé à l'aide d'at-
taches de fils de plomb.
Fonnes diverses des supports de plaques genre Faure. — Les pre-
mières plaques construites par Faure étaient composées de lames de
plomb sur lesquelles on appliquait une pâte de sulfate ou d'oxydes
de plomb soutenue par un cloisonnement en feutre. Les éléments
étaient constitués d'un certain nombre de ces plaques planes, ou
encore, comme dans les premiers accumulateurs Planté, d'une seule
paire d'électrodes roulées en spirale.
Un premier perfectionnement imaginé par Gustave Philippart, et
breveté sous le nom d'Ernest Volkmar-, a consisté à éviter l'incon-
vénient des cloisonnements et à retenir la matière active dans les
trous, cellules ou alvéoles d'une plaque de plomb assez épaisse. Les
premières plaques de Gustave Philippart étaient en plomb laminé de
3 à 4 millimètres d'épaisseur ; elles étaient perforées mécaniquement
1. Brevet français 298621, du 27 mars 1900.
2. Brevet français 299141.
3. Brevet français 145218, du 8 octobre 1881.
PROCÉDÉS GÉNÉRArX DE FABRICATION DES PLAQUES 481
(le trous très nombreux et très rapprochés, qui étaient remplis de
matière active.
Les plaques Faure-Volkmar construites ensuite avaient la forme
de grille encore employée actuellement par un assez grand nombre
de constructeurs. Les barreaux horizontaux et verticaux de cette
grille ont une section en losange, de sorte que chacun des alvéoles
est formé de deux troncs de pyramide accolés par leurs petites bases.
Ces grilles, fabriquées en plomb doux, se peroxydaient assez rapi-
dement. En vue de retarder cette peroxydation, Sellon * a constitué le
support des plaques d'un alliage plomb-antimoine, plus inoxydable
que le plomb doux et plus résistant mécaniquement.
Les plaques ainsi perfectionnées ont été désignées dans la suite
sous le nom de plaques Faure-Sellon-Volkmar.
Les modifications qui ont été apportées à ce type de plaques ont
eu pour but de retenir plus longtemps la matière active dans ses
alvéoles. On a pensé y parvenir en enfermant les matières actives
dans des cellules rétrécies vers Textérieur.
Comme il est impossible d'obtenir de telles plaques par coulce,
puisqu'il faut prévoir une dépouille pour le démoulage, Drake et
Gorham ont coulé une grille ordinaire Faure-Sellon-Volkmar et
Tont ensuite laminée de façon à écraser les nervures
à la surface et à produire ainsi une plaque, dans
laquelle les alvéoles ont une section qui va en dimi-
nuant vers la surface.
Gadot est arrivé à ce même résultat, mais d'une
façon beaucoup plus commode, en constituant la
grille de deux parties accolées et réunies par des
rivets de plomb ; chacune des parties est obtenue faci-
lement par coulée, puisque les barreaux ont une
forme triangulaire ou trapézoïdale. Cette plaque,
représentée en figure 176, est encore construite par
un certain nombre de fabricants, ainsi qu'on le Plaqué Gaciot.
verra dans les descriptions.
Cette même forme de quadrillage a été obtenue d'une seule pièce
par Laurent Cély. Ainsi qu'il est décrit dans le chapitre relatif aux
accumulateurs T. E. M., on constitue d'abord ici les pastilles de
matière active en coulant un sel de plomb fusible (chlorure de plomb) ;
on dispose ces pastilles les unes à côté des autres dans un moule, et
1. Brevet français 147831, du 10 mars 1882; — brevet anglais 398T, du
15 septembre 1881.
31
482
IJiS ACCUMULATELRS ÉLECTRIQUES
on coule du plomb qui les sertit et forme des nervures dont la sec-
tion triangulaire présente sa base à la surface.
C'est dans le même but que Reckenzaun prépare de petits boudins
en pâte d'oxydes de plomb qu'il fait sécher, puis dispose en rangées
régulières au milieu d'un moule dans lequel on coule du plomb ;
celui-ci emprisonne les boudins de matière active.
Quelques auteurs ont eu recours à l'emploi de pastilles artificielles
en matière soluble (Pescetto) ou de noyaux en sable (Hagen) sur les-
BBB|
BBBB:
BBBB
BEIBBBB B
BBBPBpB B
ED B BB BTD B
BOBBBO B
4>
-^
F[o. m. — Moule L. Champagne. Fio. 178. — Coupe du moule L.Champagne.
quels on coule le plomb, comme dans les deux cas précédents. Après
la coulée on élimine, par dissolution par exemple, les pastilles étran-
gères, et il reste une grille en plomb à alvéoles ayant la section dési-
rée qu'on garnit d'oxydes de plomb.
Léon Champagne^ se sert à cet effet d'un moule qui se compose
d'une plaque en métal B, sur laquelle est fixée par des vis C [fig. \Ti
et 178) une plaque en cuivre D présentant des perforations E. Au*
milieu, la pièce métallique F est traversée par le canal G, qui sert à
l'échappement de l'air. Dans chaque ouverture K, on vient loger une
pièce H en craie. La plaque de fermeture J du moule est ensuite
serrée sur cet ensemble, après interposition d'une feuille d'amiante L
La coulée du plomb se fait par l'échancrure J'. Après refroidisse-
i. Brevet anglais 1844, du 26 janvier 1899.
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICATION DES PLAQUES 483
ment, les pièces H sont éliminées par trempage dans Tacide chlorhy-
drique étendu, et on obtient alors la grille représentée en figure 179.
Actuellement les supports des plaques à oxydes rapportés affectent
les formes les plus diverses. On peut les diviser en: 1° quadrillages
à âme comportant une âme centrale
et, à la surface, des cellules de forme , i i i i l ^i
quelconque, droites ou inclinées ;
2° plaques à grille (Gitterplatten) ^*
composées d'un assemblage de bar- Fio. 179. - PUque L. Cham-
reaux de section et de sens quel-
conques laissant entre eux des alvéoles; 3° plaques à cadre (Rah-
menplatten)\ caractérisées par une pastille unique de matière
entourée d'un cadre qui la soutient et lui amène le courant. On com -
prend également dans ce troisième groupe les plaques composées de
plusieurs grandes pastilles encadrées; 4° plaques diverses.
1* Quadrillages à âme. — Dans le premier groupe se rangent,
toutes les plaques à augets : T. E. M., E. P. S., Pescetto, Hart, Valls,
Chalmeton, National Battery C^, etc., qui seront décrites dans les
monographies.
2** Plaques à grille. — Le deuxième groupe comprend certaine-
ment le plus grand nombre des formes qui ont été fabriquées ou bre-
vetées. Nous décrirons en détail dans les monographies les types
T. E. M., TEtampé, Gramme, Hagen, E. P. S., Pescetto, Schulz, Moll
et Palmer, Tudor, Majert, Oméga, Heinz, Pflûger, Walt, B. G. S.,
Wiiste etRupprecht, Reuterdahl, Behrend, Valls, Chalmeton, Aigle,
de Dion et Bouton, Sperry, Julien, Phœbus, etc.
Parmi les autres formes brevetées ou fabriquées, signalons les
suivantes :
La plaque Correns, constituée par deux grilles assemblées dontles
barreaux sont à section triangulaire avec la base à la surface de la
plaque et le sommet au milieu. Les deux grilles présentent entre
elles un petit écartement et sont assemblées de telle façon que le
point de croisement des barreaux de Tune correspond au milieu des
alvéoles de Tautre.
La plaque Cartney * se compose d'un cadre a{fig. 180) et de deux
grilles un peu écartées. Comme dans la plaque Correns, les bar-
reaux ô, h d'une face alternent avec ceux de l'autre; mais il existe en
1. DésigQées aussi en Allemagne sous le nom de Masseplatlen (plaques à
matière).
2. Brevet anglais 615, du 11 janvier 1900.
484 l'ES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
outre ici des barreltes transversales c, c, représentées en figure 181,
dans laquelle on a enlevé la grille de face pour montrer la dispo-
sition adoptée.
FiG. i80. — Plaque Cari ney.
FiG. 181. — Partie de grille Carlney.
Les plaques de Oerlikon dérivent de la grille primitive de Faure-
Sellon-Yolkmar; la section des barreaux est en forme de losange;
» Q W W W^
L
-L.
0 1 2 3 Cm
FiG. 182. — Plaque de Oerlikon.
:
h
E
-4-
1
[=H
3
3
'
— f-
— |-
r=n
} ■{
g
If f f T
FiG. 183. — Plaque Hartung.
mais les alvéoles ont une surface triangulaire ou hexagonale. La
figure 182 représente le premier cas.
Dans la plaque Hartung, représentée en figure 183, les barreaux
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICATION DES PLAQUES
485
triangulaires sont disposés en deux séries, Tune horizontale et Tautre
verticale.
Leslie \V. Collins * construit une plaque dont le cadre est en deux
parties, Tune d'elles portant la queue A, (/î^^. 183). Dans les entailles B
de ce cadre s'appliquent les tenons B3 des extrémités des baguettes B.^
A A
FiG. 184 et 185. — Grille Collins.
Fio. 186 et 187. — Grille Hewilt.
qui, après Tintrodùction, sont fondus ou soudés. La section des
baguettes est, comme le montre la vue en perspective de la figure 184,
en forme de double T.
La grille John Hewitt^, représentée par les figures 186 (élévation)
et 187 (coupe 2-2), se compose d'un cadre A dont les montants sont
creusés intérieurement (a, fig. 187) et qui possède dans toute sa lon-
gueur des traverses B en zigzag également creusées intérieurement
pour mieux retenir la matière. Les traverses sont reliées en diffé-
rents points par les nervures horizontales D, disposées alternative-
ment sur une face et sur l'autre et ayant, comme épaisseur, la moitié
de celle des traverses ; ces nervures ont pour but de consolider la
plaque.
1. Brevet américain 669064, du 1 juin 1899.
2. Brevet américain 668517, du 12 juin 1900.
486 LES ACCUMUJ.ATEURS ÉLECTRIQUES
Théodore Pescatore ' constitue sa plaque de deux grilles, qui sont
empâtées, puis ensuite accolées parallèlement et légèrement séparées
par des pièces d'espacement.
Des grilles à barreaux triangulaires présentant leur base à la sur-
face de la plaque peuvent être obtenues en une seule pièce par cou-
lée, à condition d'alterner les barreaux de chaque côté de la plaque.
C'est ainsi que se construit la grille Moll et Palmer, décrite dans les
monographies. Du même type sont les plaques du baron d'Arnoult ',
celles de Lindstrom, Hewitt John et Hewitt Thomas^, « The Electric
Storage Battery C® » (Voir la description plus loin), etc.
3* Plaques à cadre, — Dans le troisième groupe, plaques à cadre,
peuvent se ranger les plaques Hammacher, Bœse, Dinin, qui seront
décrites dans les monographies.
4** Plaques diverses, — Parmi les autres types divers, on peut citer
les plaques qui renferment un autre métal que le plomb comme sup-
port ou comme âme conductrice. Ce remplacement a souvent été
proposé en vue d'alléger la plaque et d'augmenter sa conductibilité.
Disons de suite qu'il n'y a jamais eu d'applications réellement indus-
trielles, les métaux employés autres que le plomb étant toujours plus
ou moins attaquables par l'électrolyte de l'accumulateur et donnant
en outre des actions locales avec la matière active.
Entre les nombreux brevets pris pendant ces dernières années,
signalons les suivants :
La Société J. BufTaudet Â. Tavian^ prend comme plaque négative
une feuille d'aluminium plissée recevant la matière active.
Siebrand de Mundaca, Béer et Schneeberg^' constituent leurs
plaques, positives et négatives, à l'aide d'une âme très mince en alu-
minium, perforée d'un très grand nombre de trous très fins. Ce sup-
port est d'abord recouvert de cuivre électrolytiquement, puis plombé
par un moyen quelconque. Il est ensuite recouvert de matière active.
De Roussy de Sales et Gueugnon ^ prennent également une feuille
d'aluminium perforée comme support de leurs négatives.
Blanc^ recouvre l'âme en aluminium d'une couche de cuivre, puis
d'une couche de plomb, par électrolyse.
1. Brevet français 309173, du 20 mai-s 1901; — brevet anglais 21233, du
23 novembre 1900.
2. Brevet français 301522, du 22 juin 1900.
3. Brevet français 298oll, du 23 mars 1900.
4. Brevet français 304474, du 10 janvier 1901.
5. Brevet français 306270, du 16 mars 1901.
6. Brevet français 307713.
7. Brevet français 313499, du 14 août 1901.
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICVTION DES PLAQUES 487
Galy et Rain^ recouvrent également de plomb Tàme en aluminium
qu'ils enduisent d'abord d'une soudure spéciale à base d'étain, puis
d'une couche d'étain sur laquelle le plomb est appliqué par laminage
ou encore déposé par immersion dans un bain de plomb fondu.
Fortun et Semprun^ silicatent le support négatif en aluminium
dans le but d'éviter son attaque.
Dans les plaques de la Société La Force, Haran et O* ^, les sup-
ports en plomb possèdent à l'intérieur une âme en cuivre afin d'en
augmenter la conductibilité.
Les supports en charbon (crayons unis ou à ailettes, à canne-
lures, etc.) ont aussi été proposés comme supports conducteurs.
Citons entre autres les électrodes Fournier*.
Dans une autre catégorie, beaucoup plus importante que la pré-
cédente, on peut classer les plaques dans lesquelles les supports com-
prennent une partie conductrice en plomb ou alliage de plomb et une
partie isolante qui retient la matière active.
Nous trouverons dans cette catégorie des accumulateurs qui ont
été construits et se trouvent décrits d'une façon détaillée dans les
monographies T. E. M., Max, Phénix, Heinz, Fredet, Pope et Son,
Lagarde, Hathaway, Cheval Lindemann, etc.
Les brevets sur ces genres d'électrodes sont très nombreux.
Comme supports isolants, on trouve très souvent des enveloppes
perforées en ébonite, celluloïd, etc., ou encore des enveloppes
poreuses : tissus d'amiante, de caoutchouc, terres poreuses, etc.
L' « Electrical Storage Company », de Londres*"*, a construit des
plaques composées d'une grille, de bandes de celluloïd tendues entre
les barreaux verticaux de façon à retenir la matière et d'une enve-
loppe en celluloïd perforé.
L'accumulateur multitubulaire de D. Tommasi® rentre dans cette
classe ; les plaques positives et négatives aiïectent la forme de tubes
à section circulaire ou carrée (Voir fig. 188 et 189). La gaine perforée
est en matière isolante (elle peut être aussi en plomb) ; au centre se
trouve la tige en plomb servant de conducteur; entre ces deux parties
est logée la matière active.
1. Brevet français 317962, du 21 janvier 1902.
2. Brevet français 309307, du 23 mars 1901.
3. Brevet français 320257, du 13 août 1902.
4. Brevet français 317812, du 17 janvier 1902.
5. LEclairage électrique, t. I, p. j27.
6. Brevet fram/ais 2032 i9, du 18 janvier 1890; — brevet allemand 56413, du
% juillet 1890.
488
LES ACCUMUJ^TEURS ELECTRIQUES
Ces tubes sont introduits dans un récipient divisé par des plaques
en matière isolante, percées de trous, en compartiments renfermant
alternativement des tubes positifs et des tubes négatifs.
Currie ^ constitue ses électrodes en disposant une tige de bronze
au milieu d'un fourreau en amiante
dans lequel on coule du chlorure de
plomb fondu. On remplace ensuite la
tige de bronze par une tige en plomb
coulé de même forme. Le chlorure de
plomb est alors réduit en plomb
spongieux d'après les méthodes con-
nues.
Fio. 188 et 189. — Electrodes Tommasi.
c- a. a
FiG. 190. — Accumulateur A. Hicks.
Le support employé par Paul-Emile Placet^ est constitué d'un
tissu (feutre, toile, canevas, crin) enduit de matière inattaquable à
l'acide (paraffine, bitume, solution de caoutchouc, silicate, etc.).
Autour de ce support est enroulé un fil conducteur en forme de spi-
rale, recouvert lui-même par la pastille de matière active.
Albert Ricks a breveté^ un support mince en matière isolante,
celluloïd, mica, ou encore en aluminium recouvert d'une couche iso-
lante. Sur ce support,on fixe un enduit d'une substance agglutinante
1. Lumière électrique, t. XL, p. 586 ; 1891.
2. Brevet américain 668356, du 14 novembre 1899 ; — Éclairage électrique,
t. XXVIll, p. 31 ; 6 juillet 1901.
3. Brevet fran(:ais 300012, du 5 mai 1900; — bi-evet allemand 116413, du
11 avril 1900 ; — VÈclaimge électrique, t. XXVllI, p. 34 ; 6 juillet 1901.
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICATION DES PLAQUES 489
quelconque, une solution de caoutchouc ou de celluloïd, par
exemple. Puis on répand sur cette couche de la matière active fine-
ment granulée. Après le séchage de cette première couche, on em-
pâte comme sur une plaque ordinaire.
La partie conductrice de la plaque constitue en même temps la
connexion et est amovible. C'est, comme le montre la figure 190, une
bande a recourbée en forme d'U et perforée. Cette bande est appli-
quée sur la matière active des électrodes c et, pour assurer un bon
contact avec celles-ci, des bandes flexibles h en matière élastique,
caoutchouc par exemple, viennent opérer le serrage.
Les électrodes W.-H. Smith ' sont composées d'une grille inoxy-
dable à barreaux horizontaux, entre lesquels est maintenue une lame
d'ébonite mince et ondulée. Une enveloppe perforée en celluloïd ren-
ferme cette grille et la matière active qui l'entoure.
La plaque von der Poppenbùrg^ se compose d'un cadre en ébonite
au milieu duquel on vient loger une grille en plomb. Dans des rai-
nures du cadre, on peut fixer des bandes horizontales en ébonite qui
sont elles-mêmes traversées par des bandes verticales en même
matière. Ces traverses maintiennent des plaques perforées en ébonite
ainsi que des plaques en feutre. La matière active est enchâssée
entre celle-ci et la grille intérieure.
Alexandre Katz^ emploie une grille en matière non conductrice et
à larges mailles, qui renferme la matière active; cette grille est
entourée de feuilles de plomb perforées.
L'électrode Gouin* comprend une âme centrale constituée par
une tige de plomb entourée de matière active. Celle-ci est retenue
par un tube-enveloppe en plomb portant de larges évidements et
recouvert sur sa face interne d'un tube en matière isolante, ébonite
ou celluloïd, perforé de petits orifices.
Dans certains cas, le support est constitué de fils de plomb et de
matière isolante. On verra plus loin que la plaque Gdlcher est un
tissu de fils de plomb ou de fils de verre.
Pour constituer son électrode, Gaston AUard^ prend un fil
d amiante autour duquel il enroule en spirale un fil de plomb de
i millimètre de diamètre. Après avoir recouvert de matière active, on
1. Brevet anglais 13646, du 20 juin 1896; — VÉclairage électrique, t. XiV,
p. 515; 19 mars 1898.
2. Brevet français 299633.
3. Brevet français 300748.
4. Brevet français 318912, du 21 février 1902.
5. Brevet hongrois 21446, du 29 décembre 1900.
490 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIUUE8
entoure d'un nouveau réseau d'amiante, puis de fils de plomb et de
matière active. On recommence plusieurs fois les enroulements suc-
cessifs d'amiante et de plomb, la dernière couche étant un réseau
d'amiante, de façon à retenir la matière.
La plaque Clare, construite par Y « International Storage Bat-
tery C** », pour les éléments d'automobiles, possède un support en
Fi(i. 191. — Support Clare.
grès poreux qui est débarrassé des impuretés conductrices. L'unique
côté qui reçoit la matière active est divisé en cent alvéoles par des
nervures étroites qui se coupent à angle droit. L'autre côté (Voir
la figure 191) possède des nervures parallèles dans un seul sens.
Des nervures un peu plus épaisses que celles qui constituent les
alvéoles permettent de juxtaposer les deux parties de la plaque en
laissant un intervalle entre les deux surfaces de matière active.
C'est dans cet intervalle qu'après avoir cimenté les deux parties on
glisse comme conducteur une feuille de plomb laminé de 8 milli-
mètres d'épaisseur et qui pQrte la prise de courant.
Hess* a breveté une électrode dans laquelle le support de matière
active est constitué par un agglomérat de sable et de caoutchouc
entouré d'un cadre en plomb.
Dans la plaque Hatch^, on accole de chaque côté d'une lame de
plomb deux plaques poreuses percées de trous ou creusées de
rainures que l'on garnit de matière active.
Pour construire la plaque de la Société germano-suisse de Fri-
bourg', on applique d'abord, à l'intérieur d'une cuvette en celluloïd
perforé, une cloison poreuse ; sur celle-ci on dispose la moitié de la
matière active, puis on place la grille en plomb, et on étend la
deuxième moitié de la matière. Après application d'une deuxième
cloison poreuse, on ferme enfin la cuvette en celluloïd, dont les deux
partiessont collées par de la dissolution de celluloïd.
1. L'Eclairage électHque^ 1. 1, p. 658.
2. Lumière électrique^ t. XL, p. 130.
3. Eclairage électrique, t. IX, p. 218: 31 octobre 1896.
PROCÉDÉS GÉNÉRAUX DE FABRICATION DES PLAQUES 491
La Société Fulmen^ a construit en 1896 des plaques à grille dans
lesquelles la matière active était retenue par une enveloppe en par-
chemin ou en amiante, recouverte à son tour d'une enveloppe en
ébonite perforée dont les deux côtés étaient reliés par des rivets en
ébonite.
Faure King' recouvre la plaque empâtée d'une couche de gutla-
percha, puis il perfore chaque alvéole de matière d'un ou plusieurs
trous.
La plaque H. Texier d'Arnoult^ se compose d'une grille empâtée
dont le cadre a été enduit d'une solution de celluloïd (75 0/0) dans
l'acétone (25 0/0) dans le but de diminuer les actions locales entre la
matière active et son support. Cette plaque est entourée de deux
feuilles perforées en celluloïd, que l'on fait adhérer par une pression
convenable sur l'enduit du cadre, fraîchement appliqué.
Damade^ constitue ses plaques d'un sac tissé en fil d'amiante et de
laine, verre ou laitier, qui renferme la matière active, cette matière
et son contenant étant solidarisés par des coutures ou fils de plomb
formant le conducteur.
1. Éclairage électrique, t. VI II, p. 565; 9 septembre 1896.
2. Brevet anglais 29115, du 18 décembre 1896.
3. Brevet français 301 522, du 22 juin 19D0.
4. Brevet fran(;ais 320278, du 14 août 1902.
CHAPITRE II
CONSTRUCTION DES PLAQUES DE L'ACCUMULATEUR AU PLOMB
Au point de vue de la construction des différents types de plaques,
on peut distinguer deux modes généraux de travail du plomb : 1* les
procédés de coulée, dans lesquels le plomb est travaillé à une tempé-
rature au moins égale à la température de fusion; 2^ les procé-
dés de travail du plomb à basse température (c'est-à-dire tempéra-
ture inférieure à celle de fusion).
Coulée des plaques. — Ce procédé, qui est le plus employé, con-
siste à couler le plomb ou Talliage de plomb en fusion dans un moule
de forme appropriée qui possède en creux les parties qui doivent
être pleines dans la plaque, et vice versa.
La température de fusion du plomb pur est 334^ C. Les alliages de
plomb et antimoine fondent à une température un peu supérieure,
mais qui ne dépasse guère 350** C. pour les teneurs employées (au
maximum 10 0/0 d'antimoine).
La fusion est en général effectuée dans des marmites en fonte, et
on maintient une température notablement supérieure à celle de
fusion.
Pour les plaques de forme simple, le moule est en deux parties
symétriques, juxtaposées lorsque le moule est fermé, et écartées
lorsque celui-ci est ouvert. Des charnières et des vis de serrage per-
mettent d'effectuer ces deux opérations.
Ces moules se construisent soit en fonte, soit en acier ou en bronze.
L'acier ou le bronze, quoique plus cliers et plus difficiles à travailler,
sont employés de préférence lorsque les plaques doivent comporter
des nervures très fines et très rapprochées.
L'orifice de coulée du moule doit avoir une section suffisante pour
CONSTRUCTION DKS PLAQUES i93
permettre ralimentation rapide de tous les canaux. Si Tintérieur du
Ynoule aiïectait uniquement la forme de la plaque, celle-ci ne serait
jamais saine, le plomb emprisonnant toujours des bulles d'air pen-
dant son refroidissement rapide. Des plaques ainsi obtenues possé-
deraient de nombreux trous et soufflures qui nuiraient à leur solidité
mécanique et surtout accéléreraient la peroxydalion en certains
points, cause de rupture pendant le fonctionnement de Taccumu-
lateur.
Pour cette raison, il convient de prévoir à la partie supérieure de
la plaque une masselotte de plomb, qui rassemble la plus grande
partie des bulles d'air et qui, sciée ensuite, permet d'obtenir une
plaque plus saiue.
En outre, on dispose en différents points, soit dans le plan de la
plaque, soit perpendiculairement, desévents, canaux très petits qui,
débouchant à la partie extérieure du moule, permettent Téchappe-
ment de lair sous la poussée des veines de plomb liquide.
On prévoit souvent aussi des canaux supplémentaires pour ali-
menter certains points de la plaque éloignés de Forifice de coulée.
Ces canaux extérieurs à la plaque sont enlevés à Tébarbage.
La coulée peut être faite à la poche par la partie supérieure du
moule, ou miebx encore à Faide d'un siphon alimentant le moule par
la partie inférieure. Cette dernière solution permet de puiser le plomb
à une certaine dislance du niveau dans la marmite de fusion et, par
suite, de l'avoir exempt des crasses d'oxyde qui se produisent à la
surface. Elle doit donner, d'autre part, moins de soufflures dans le
plomb.
Afin de faciliter le démoulage, on garnit l'intérieur du moule d'une
couche excessivement mince de poudres très fines (colcotar, talc,
plombagine, etc.).
Dans les grilles ordinaires, l'écartement des deux parties du
moule se fait perpendiculairement au plan de la plaque. Si celle-ci
comporte des augets inclinés (T. E. M., Hart, Valls, etc.), il est
nécessaire de prévoir un dispositif permettant à chacun des deux
tampons du moule de s'écarter dans la direction des augets.
Enfin, lorsque la plaque doit posséder des nervures superficielles
de chaque côté, réunies par des nervures centrales, le moule com-
prend deux plateaux possédant l'empreinte des nervures superfi-
cielles ; entre ces plateaux, on place un peigne dont les dents ont
entre elles des intervalles qui correspondent à l'épaisseur des ner-
vures centrales. Après coulée et refroidissement, on procède à l'arra-
49* LES ACCUMULATEl-RS ÉLECTRIQUES
chement des peigaes aa moyen d*an dispositif quelconque 'vis et
volant, par exemple). Cesi le procédé employé poar oonstmire la
plaqae de Dion et Bouton décrite plus loin : c'est également le pro-
cédé employé par Riasse * .
On emploie quelquefois la coulée pour faire une partie seulement
de la plaque. Lorsqu*il s*agit, par exemple, d'une plaque constituée
par un assemblage de bandes ou de fils de plomb réunis par un cadre
en plomb, celui-ci est obtenu par coulée dans une forme ou dans
un moule spécial.
Les figures 390 à 393 montrent le moule employé à cet effet par la
fabrique d'accumulateurs Gulcher et que nous décrivons dans le cha-
pitre consacré a ces éléments.
Gulcher - a breveté également un procédé de fabrication de
plaques à grande surface, consistante disposer dans une forme spé-
ciale alternativement des bandes de plomb et des bandes de papier.
Afin de dégager les extrémités des bandes de plomb, qui doivent être
noyées dans le plomb coulé du cadre, les bandes de papier sont cou-
pées moins longues et plus larges que celles de plomb, de sorte que la
mise en place dans la forme se fait facilement. Le paquet de bandes
ainsi formé est disposé dans un moule, dans lequel on verse le plomb
qui doit constituer le cadre. Le papier a pour but d'éviter la coulée
du plomb dans les intervalles; il est éliminé ensuite par un traite-
ment à Tacide sulfurique.
On a fait souvent au procédé de coulée simple le reproche de ne
pas donner un métal suffisamment homogène. Aussi a-t-on imaginé
différents systèmes de coulée sous pression.
Dans le système Lloyd, un siphon qui se remplit automatique-
ment de plomb fondu est mis en communication, au moment de la
coulée, avec une canalisation d'air comprimé. Le procédé est plus
rapide que celui de la coulée à la poche, et le plomb, qui est com-
primé, est plus homogène. C'est ce procédé qui est employé par la
Société pour le Travail électrique des métaux.
Vellino^ coule sous très haute pression de façon à prendre le
plomb à une température très peu supérieure à celle de son point de
fusion et à éviter ainsi les dangers d'oxydation et le retrait qui se
produisent lorsque la température est trop élevée. Ici, on établit dans
le récipient de fusion du plomb une pompe à piston relié au piston
1. Brevet fraorais 314891, du 10 octobre 1901.
2. Brevet français 298548, du 24 mars 1900.
3. Brevet français 3230X7, du 16 juillet 1902.
CONSTRUCTION DES PLAQUES 495
d'un cylindre moteur, de telle sorte qu'étant plongée sous la masse
en fusion cette pompe en retire le plomb au-dessous du niveau et le
refoule dans le moule par un siphon remontant du fond de la mar-
mite. Ce siphon débouche dans une tuyère horizontale de moindre
diamètre et qui va s'élargissant en cône jusqu'au moule.
Lors de la montée du piston, le plomb rentre dans le corps cylin-
drique de la pompe par le jeu existant entre le piston de celle-ci et
la tige. Pendant la descente, une partie d e la tige appuie sur son
siège, comme le ferait une soupape, et ferme l'arrivée du plomb. Le
plomb contenu dans la pompe est alors comprimé dans le moule
à une pression qui peut varier de 20 à 200 kilogrammes par centi-
mètre carré.
Travail des plaques à basse température. — La coulée des plaques
à grande surface ne permet guère de dépasser 10 comme dévelop-
pement de surface, principalement par suite des arrachements qui se
produisent pendant le démoulage dans une plaque en plomb doux
munie de nervures fines et profondes.
On a cherché pendant ces dernières années à obtenir avec les
plaques à grande surface un développement aussi élevé que possible,
de façon à augmenter leur capacité spécifique et à la rapprocher
de celle des plaques à oxydes rapportés, bien supérieures à ce point
de vue.
C'est pour cette raison et aussi afin d'obtenir un plomb très homo-
gène et donnant une peroxydation aussi régulière que possible qu'on
a remis en honneur les procédés de travail du plomb à une tempéra-
ture inférieure à celle du point de fusion.
En 1885, de Khotinsky * eut l'idée de préparer les plaques de la
manière dont on procède pour fabriquer les tuyaux de plomb. Pour
cela, il comprimait le plomb rendu mou par l'action de la chaleur à
travers des matrices ayant la forme voulue.
Ce procédé a été employé par la Société Pulvis, dont les plaques
sont décrites plus loin.
Les plaques d'Arsonval-Vaugeois etBainville, décrites également
dans les monographies, sont faites de la même façon, les formes
seules et peut-être aussi les conditions de température et de pression
étant différentes.
Au lieu de faire passer le plomb à travers des filières, VAccumu-
1. Brevet français 170314, du 6 août 1883 .
♦%
LE^ ACCr31i;LATEUR< ÊLECTBIorE>
G, Bcps« et C* • le travaille
lalorpti un/1 El^htriciiau-M erke A
entre des rouleaux.
A cet effet, la presse à plomb a possède un ajutage c qui débouche
devant deux rouleaux d^ e fig. 19^ . I^ plomb, chauffé à une tempé-
rature convenable, est poussé par le piston b.
Les d^ux rouleaux, montés sur le bâti /*. ont leurs axes d^^ e,, qui
peuvent être rapprochés ou écartés en manœuvrant les volants g^ g.
Ces axes portent aussi les roues dentées d^^ e^^ qui sont accouplées
FiG. 192. — Machine Bœse.
FiG. 193.
Machine Bœ^^e.
respectivement aux roues d'engrenage ^, /r; ces roues s'engrènent
elles-mêmes et sont commandées par la roue dentée i, montée sur le
même axe que la poulie l {\oirfig. 193).
Les différentes roues étant de même diamètre deux à deux, les
deux rouleaux tournent donc en sens inverse et à la même vitesse.
Chaque rouleau de comprend quatre disques larges et striés
obliquement. Entre ces quatre disques ?/2, n, o, pont été disposés des
disques étroits q, q, q\ aux extrémités deux autres paires de disques
r, r et*, *, ont été placés.
Les disques extrêmes s, s des deux rouleaux se touchent et
empêchent le plomb de s'échapper sur les côtés. Tous ces différents
disques sont maintenus solidement par des boulons et des écrous /.
Sur la surface des rouleaux, on réserve des bandes m, m, non striées,
qui forment la nervure centrale que Ton voit en figure 194. Les bords
de la plaque sont formés par les disques r, r, et les nervures parles
disques y, q, q.
i. Brevet anglais 5293, du 20 mars 1900.
CONSTRUCTION DES PIAQUES 497
Dans d'autres cas, le plomb est travaillé à la température ordinaire.
Dans la description des plaques Majert, nous donnerons des détails
sur un de ces procédés, qui consiste à tailler à Taîde d'un outil, rap-
pelant comme forpue un soc de char-
rue, une feuille de plomb laminée.
La fabrication des plaques Gould
à grande surface, décrite dans les
monographies, offre un autre
exemple de travail du plomb à froid, Fio. 194. — Bande Bœse.
la machine possédant ici une paire
de rouleaux pourvus de couteaux découpeurs et animés d'un mou-
vement de rotation rapide.
Les plaques Heimann affectent la même forme que les plaques
Gould, mais sont fabriquées différemment :
Hans Heimann^ se serl d'outils analogues à des couteaux qui
reçoivent un mouvement relatif parallèle à la plaque de plomb.
Dans leur mouvement de va-et-vient, exécuté à une grande vitesse,
les couteaux, disposés à un intervalle déterminé, pénètrent dans la
plaque de plomb et y tracent des rainures, tandis que le plomb inter-
médiaire est refoulé dans les intervalles, où il est pressé et étendu,
grâce à la forme conique particulière des côtés des couteaux. On
obtient alors des nervures de hauteur sensiblement supérieure à
l'épaisseur primitive de la plaque. Le travail est ainsi effectué de
telle manière que le sens de la pression, pendant la formation des
nervures, n'est pas perpendiculaire, mais parallèle à la surface de la
plaque. II en résulte une fatigue et une usure moindres des couteaux.
Les figures ci-contre représentent les dispositions employées : la
figure 193 est une vue de face de la machine; la figure 196 en est
une vue de côté ; la figure 197 est une coupe transversale d'une plaque
d'accumulateur terminée comportant quatre rangées de nervures
séparées par des traverses. La figure 198 représ ente le couteau en
élévation et en coupe horizontale.
Lescouteaux(/î^. 196)onldes facesacliveso de forme parabolique,
et ils sont taillés de façon à présenter immédiatement au-dessus de
la lame un bourrelet ou renforcement central g^ qui saisit la bande
de plomb entaillée par deux couteaux et la relève en cône.
Les couteaux peuvent recevoir un mouvement de va-et-vient sur
la plaque fixe à façonner, ou bien, inversement, les couteaux peuvent
4. Brevet français 326515, du 22 octobre 1902.
32
498
IJSS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
=^\ ^^
Fio. 193. — Machine Heimaim.
Fio. 196, 197 et 198. — Machine Heimann.
CONSTRUCTION DES PLAQUES 499
être fixes, et c'est la plaque qui reçoit alors le mouvement alternatif.
Dans ce dernier cas, la vitesse à laquelle la plaque se meut sur les
couteaux est dépendante du mouvement des couteaux s'enfonçant
dans la plaque.
La machine représentée ici en figures 195, 196 se rapporte à cette
dernière disposition. Le socle a de la machine porte à chaque extré-
mité les deux montants 6, 6, destinés à recevoir et à guider les
porte-couteaux c, c. Dans les montants sont disposés, en haut et en
bas, des tiges filetées à droite et à gauche, de sorte que la rotation
des tiges d opère un mouvement régulier de rapprochement ou
d*écartement des deux porte-couteaux de la plaque de plomb /*, guidée
dans la partie médiane.
Les tiges filetées reçoivent leur rotation au moyen de roues den-
tées montées sur leurs extrémités g, g^ et engrenant avec une roue
intermédiaire commune ^, dont Taxe i est commandé par Tarbre
moteur k de la machine. L'axe i peut également recevoir sa rotation
à la main par le volant l après Tenlèvement du cliquet m.
L'arbre moteur k commande, par l'intermédiaire d'un engrenage
denté permettant de réaliser la vitesse, et par manivelle et bielle, le
chariot n, qui possède son guidage sur le socle a et porte la plaque
d'accumulateur à façonner. La vitesse à laquelle la plaque se meut
sur les couteaux est ainsi dépendante du mouvement des couteaux
contre la plaque ; les couteaux pénètrent peu à peu dans la plaque et
relèvent la bande comprise entre eux.
Pour la fabrication d'une plaque d'accumulateur comme celle
représentée figure 196, la machine possède quatre colonnes de
couteaux.
La course du chariot est déterminée de façon que les couteaux
réservent entre les nervures de la plaque /"des traverses f qui aug-
mentent la solidité de la plaque. Le façonnage de celle-ci est opéré
des deux côtés sur toute la largeur avec une grande rapidité, jus-
qu'à ce que les nervures aient atteint une hauteur suffisante et qu'il
ne reste plus au milieu qu'un faible noyau. On peut ainsi produire
en peu de temps des nervures très fines et très régulières.
La disposition en colonne des couteaux permet de fabriquer sur
la même machine des plaques de dimensions différentes. Les cou-
teaux o sont enfilés sur des barres o\ qui sont vissées en haut et en
bas au moyen de colliers de serrage p, dans les têtes des porte-cou-
teaux en forme d'U.
Certaines plaques sont obtenues par laminage entre des cylindres.
500
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
c est notamment le mode de fabrication des plaques Pollak décrites
plus loin.
Afin d'obtenir un grand développement de surface, r« Accumula-
toren und Elektricitàts-Werke A.-G. » (W. A. Bœseet O**) prépare
d'abord par coulée ou à la presse hydraulique des bandes {fig. 199)
dont le développement en surface peut atteindre 11. Ces bandes sont
Fio. 199.
Profil de la plaque.
Fio. 200. — Laminoir Bœse et C'*.
enduites soit de peroxyde, soit de matières très solubles et passées
ensuite au laminoir {fig. 200). Après le passage en a, là bande n'a plus
que la moitié de son épaisseur ; elle n'a plus que le quart, puis le
huitième après le passage en 6, puis en c. Le développement de sur-
face passe donc successivement de 11 à 22, 44 et 88, et on peut ainsi
obtenir des bandes de O^^^OS d'épaisseur.
Ces bandes sont ensuite assemblées pour constituer une plaque.
L'assemblage se fait par soudure ou encore en coulant du plomb sur
les bords des bandes taillées en queue d'aronde.
Parmi différents autres procédés d'obtention de plaques à grande
surface, citons celui proposé par la Société Puissance et Lumière^.
Les électrodes sont constituées par des rondins ou cylindres de
plomb pleins ou creux, sur chacun desquels a été pratiquée une
gorge hélicoïdale laissant entre ses spires un filet à large surface ac-
tive. Ces rondins sont fixés par leurs extrémités dégagées de filets
verticalement ou horizontalement sur un cadre en plomb.
L'évidement des tiges se fait à l'aide d'un outil approprié qui agit
1. Brevet allemand 123832, du 23 juin 1900; — brevet anglais 4494, do
2 lUJirs 1901 ; — brevet franrnis 308767, du 6 mars 1901.
2. Brevet français 310181, du 22 avril 1901.
CONSTRUCTION DES FIJ^^OLES
501
seulement par refoulement et étirage de matière et de façon à obtenir
le maximum de surface active.
Les plaques à grande surface de la Société anonyme Les Chau-
dronneries du Nord de la France^ sont obtenues en découpant
d'abord à la grandeur désirée des feuilles de plomb laminé.
Chaque feuille est ensuite enroulée et fixée autour d'un mandrin.
On produit ainsi un cylindre susceptible d'être filé sur le tour. L'ou-
til dont on se sert n'est pasc oupant, mais bien refoulant. Les rai-
nures forment les filets d'une vis d'un pas quelconque.
La première face étant travaillée, la plaque de plomb est cintrée
FiG. 201. — Machine à estamper les plaques,
en sens inverse, puis enroulée de nouveau sur le mandrin pour le
filetage de l'autre face.
On obtient dans ces conditions, après le développement plan de
la feuille, une plaque rainurée des deux côtés et munie d'une âme
d'épaisseur quelconque.
Pour les pla(iues à grille, on travaille quelquefois aussi le plomb
à la température ordinaire. C'est ainsi, comme on le verra plus loin,
que les plaques de l'accumulateur l'Etampé sont faites par estam-
page et poinçonnage mécanique.
Un modèle de machine à estamper les plaques est donné par la
figure !^0i , qui se rapporte à la machine Tiefenthal, Meyer et Neblung^ ;
cet appareil est construit en vue d'obtenir des plaques à alvéoles
cylindriques, ces plaques possédant une âme et les alvéoles d'un
côté étant dans le prolongement des alvéoles du côté opposé.
1. Brevet français 325349, du 18 octobre 1902.
2. Brevet anglais 15486, accepté le 30 septembre 1899.
502 LES AGCCMILATEURS ÉLECTRIQUES
Dans la figure 201, a est la plaque à estamper; un cadre b Tenloure
et évite son aplatissement lors de la compression. Les deux plateaux
f et g, reliés entre eux par des vis c£, maintiennent cette plaque.
L'ensemble des deux plateaux du cadre et de la plaque peut se
déplacer verticalement, les tiges c fixées sur le sommier s de la
machine formant guides. Cet ensemble est, d'autre part, suspendu
sur des ressorts p guidés par des tiges o.
Sur chaque plateau se trouvent des ouvertures cylindriques qui
laissent passer les épingles l et t. Les épingles inférieures t sont
fixées à la pièce k ; les épingles supérieures sont fixées au plateau m
de la presse à estamper. En manœuvrant celle-ci, les épingles supé-
rieures descendent, la plaque est comprimée entre les deux séries
d'épingles, et les alvéoles se produisent. L'opération terminée, les
épingles supérieures remontent avec la presse ; les épingles infé-
rieures quittent les alvéoles, grâce aux ressorts p, qui remontent
l'ensemble de la plaque et des plateaux.
Madden * obtient des plaques à grille par compression à la presse
hydraulique.
La figure 202 représente une élévation latérale de l'appareil en
coupe partielle, montrant les matrices formant la grille et l'appareil
éjecteur ajustés sur les plateaux d'une presse hydraulique.
La figure 203 est une coupe verticale transversale suivant AA de
la figure 202. Dans la figure 204 on voit en plan la matrice cou-
pante inférieure et l'appareil éjecteur avec la grillé d'accumulateur
sur la matrice.
Une presse hydraulique a sa base 1 et sa tête 2 reliées par des
étançons 3. La base 1 contient le piston plongeur A qui se meut vers
la tête 2. Pour faire une grille, on emploie deux matrices oppo-
sées 6 et 7 [fig. 202 et 203). Ces matrices sont formées chacune de
sections placées côte a côte et maintenues immobiles dans le sens
horizontal par des vis 9.
Le châssis 8 est fait avec des extrémités amovibles 10 maintenues
par des vis 11 et aussi par des boulons 12, représentés en pointillé
dans la figure 201, dans les côtés du châssis. En enlevant 10, on
peut remplacer une ou plusieurs sections de matrices, usées ou
rompues.
Des goujons-guides 13 pénétrant dans des trous 14 assurent la
1. Brevet français 312091, du 25 juin 1901; — brevet allemand 129397, du
20 juin 1901; — brevet anglais 12974, du 25 juin {90i ; — Éclairage électrique^
t, XXXI II, p. 173: !•' novembre 1902.
CONSTRUCTION DES PLAQUES
503
correspondance latérale des matrices opposées 6 el 7. Des clavettes
en acier trempé 15 servent pour le réglage du niveau de la matrice
et renforcent Tensemble.
Les deux matrices 6
el 7 ont une construc-
tion à peu près sem-
blable; mais la matrice
inférieure a des nervures
saillantes verticalement,
formant un épaulement x
dans Tacier trempé des
sections de la matrice,
épaulement à peu près
aussi profond que l'épais-
seur de la cloison exté-
rieure de la grille 5. Cet
épaulement correspond
au contour extérieur du
lingot et de la grille finie
et sert de guide pour
placer le lingot entre les
matrices; il résiste éga-
lement à la pression laté-
rale et empêche une
expansion latérale du
métal.
Le mécanisme éjecteur
est le même pour les deux
matrices : 25 sont les
parties de matrices for-
mant cloisons. Les cloi-
sons extérieures de la
grille sont produites par
les parties 26 des sections
de matrice coopérant
aveccc. Les cloisons trans-
versales 18 sont produites
par les parties de matrice 27; les âmes minces i9, les cloisons 20
et 21 par les dépressions 28 de la matrice, et enfin les dents 23,
dans les alvéoles 22, par les dépressions 29 des sections de matrice.
Fiu. 202, 203 et 204.
Presse Madden pour plaques à grille.
b04 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Dans la figure 203, on voit les quatorze sections de matrices dis-
posées en deux séries a et b. Pour mouvoir les sections de matrices
et dégager la grille, on emploie le dispositif à balancier 30. Il y a
deux balanciers par matrice ; ceux-ci ont des parties opposées à
bords arrondis 31 et 32 se raccordant dans une partie centrale
arrondie 33. 31, 32 et 33 passent à travers les ouvertures des sec-
tions aeib et, dans les ouvertures 34, dans un moyeu-coussinet 35
tournant dans le châssis de la matrice 8. Aux extrémités opposées,
la partie ronde 36 s'ajuste normalement dans les côtés, et le fond des
ouvertures verticalement allongées 37, dans les moyeux 35, ce qui
donne ainsi un jeu vers le haut.
Les ouvertures 34 du moyeu sont aussi agrandies pour donner un
jeu semblable au-dessus des parties 31, 32 et 33 des balanciers.
Ceci permet aux moyeux 35 de tourner librement dans 8; cela
permet aussi le mouvement de déplacement vers le haut des balan-
ciers pour mouvoir les sections des matrices. La rondelle 38 et
Técrou 9 maintiennent le moyeu 33 en place, mais libre de tourner
dans 8.
Les moyeux 35 ont les bras 40 accouplés par la bielle 41.
Aux moyeux 35 du balancier avant sont fixés les leviers 42 reliés
par une barre transversale 43, qui reçoit le mouvement alter-
natif.
Les ouvertures transversales 44, à travers toutes les sections des
matrices, ont des parties centrales plus grandes que les parties 33
des balanciers pour leur donner du jeu et permettre le mouvement
extérieur des sections de matrice. Une particularité essentielle con-
siste en ce fait que ces ouvertures sont munies à une extrémité d'un
évidement verticalement court 45, et, à l'autre, d'un évidement ver-
ticalement long 46 ; Tévidement court d'une section étant à l'avant
pendant que l'évidement court de la section suivante est à l'arrière.
Les évidements courts 45 servent de points d'appui aux balanciers,
et les évidements plus longs 46 donnent du jeu aux balanciers pour
mouvoir les sections.
Pour le fonctionnement de cette machine, on opère de la façon
suivante : un lingot de plomb laminé ou coulé, d'épaisseur 3à 4 mil-
limètres, est placé sur la matrice 7 ; le plongeur 4 est élevé et la
compression est obtenue. Les cloisons 16, 17, 18 conservent l'épais-
seur de la feuille de plomb. On diminue ensuite la pression sur 4, et
en même temps le levier 42, 43 de la matrice supérieure 6 reçoit un
mouvement alternatif vertical, ce qui meut successivement les faces
CONSTRUCTION DES PLAQUES 505
dés séries alternantes des sections des matrices a^ b au delà du plan
de travail de la matrice 6. La grille comprimée est alors dégagée de
cette matrice. Quand le plongeur 4 est abaissé, ou pendant cet
abaissement, la grille est pareillement dégagée de 7 par le mouve-
ment du levier du châssis inférieur. La grille peut être alors enlevée
intacte de la presse.
CHAPITRE III
EMPATAGE DES SUPPORTS DE L'AGCnHULATEUR AU PLOMB
Après leur construction» les plaques subissent différents traite-
ments accessoires. Lorsqu'elles ont été obtenues par coulée, il faut
les débarrasser des masselottes, évents, etc. Ces opérations sont
faites à la scie à ruban, puis terminées à la lime.
Pour les électrodes composées d'un certain nombre de plaques
unitaires, il faut faire Tassemblage de celles-ci, soit par soudure à
un cadre coulé d'avance, soit en coulant le cadre directement
autour des plaquettes, disposées à cet effet dans une forme spéciale .
Dans d'autres cas, les plaques travaillées à Toutil doivent être
munies après coup de la queue de prise de courant et des cro-
chets de suspension. On soude alors autogènement ces pièces à la
plaque.
Après ces opérations, les plaques à grande surface n'ont plus qu'à
subir la formation. Celle-ci ayant été décrite dans la première par-
tie, nous n'y reviendrons pas.
Pour les électrodes à matière active rapportée, nous n'avons étu-
dié, dans le chapitre Formation de la première partie, que le côté
théorique de l'opération qu'on appelle empàtage. Ici il convient
d'examiner le côté pratique. Nous envisagerons deux points diffé-
rents : 1° la constitution des pâtes ou poudres; 2* les procédés d'ap-
plication de ces pâtes ou poudres sur le support.
Coûstitation des pâtes ou poudres. — Nous savons que la base
de la matière active est constituée par les oxydes ou les sels de
mb. Nous avons vu aussi pour quelles raisons on doit ajouter à
substances certaines matières appelées liants et dont le rôle est
menter la masse et de la rendre très résistante mécaniquement.
L
EMPATAGE DES SUPPORTS 507
OU encore d'autres matières qui, s'éliminant après Tempâtage, laissent
une masse plus poreuse.
En décrivant ici différentes compositions d'empâtages, notre
but est simplement d'indiquer quelques tours de mains connus.
Disons de suite que le nombre de ces substances additionnelles
qui ont été employées ou brevetées est considérable. Nous n'en-
treprendrons pas d'en dresser la liste complète ; ce serait sans
intérêt.
i" Pâtes à base (T oxydes de plomb. — L'empâtage type, celui
qui est classique, consiste à malaxer les oxydes de plomb, lltharge,
minium, ou leur mélange avec de Tacide sulfurique. C'estle mélange
qu'employait Faure; c'est aussi celui qu'utilisent actuellement beau-
coup de constructeurs, les proportions employées étant seules diffé-
rentes.
Quelquefois les oxydes sont seulement malaxés avec de l'eau et
les plaques sont trempées à l'acide après empàtage. Ainsi procèdent
Stanecki \ Zacharias. W.-L. Silvey 2, après empàtage à l'eau, trempe
la plaque humide dans l'acide sulfurique.
« Die Allgemeinen Accumulatoren-WerkeG.Bôhner etC*®'» em-
ploient un mélange d'oxyde de plomb, d'acide sulfurique et d'eau
oxygénée. On garnit avec cette pâte le support qui a été préala-
blement peroxyde dans un bain d'acide sulfurique et d'eau oxy-
génée.
On peut remplacer entièrement ou partiellement l'acide sulfurique
par les sulfates alcalins ou alcalino-terreux. Voici, par exemple,
quelques mélanges proposés par Vasseur -».
Pour les positiveson mélange 80 parties de minium, 10 de litharge
et iO de sulfate de magnésie et on malaxe à Taide d'une solution
d'acide sulfurique à 13® B. Pour les négatives, on mélange 10 par-
ties de minium, 80 de litharge et 10 de sulfate de magnésie, le
malaxage étant effectué avec de l'acide sulfurique à 15° B. Le
séchage se fait ensuite en vase clos à la température de 10 à
12*» C.
Engl prend comme composition de matière 100 parties de litharge ,
7 parties de sulfate de magnésie, 3 parties de sulfate de mercure et
35 parties d'ammoniaque à 23*^ B.
1. Brevet français 296118, du 13 janvier 1900.
2. Brevet américain 459.j35.
3. Brevet hongrois 19427, du 27 avril 1900.
4. Brevet français 316668, du 9 décembre 1901.
508 LES ACCIMULATEURS ÉIJECTRIQLES
Après empàtage, les plaques sont plongées deux ou trois jours
dans l'eau où elles durcissent. La formation s effectue ensuite dans
une dissolution de 3 0/0 de sulfate de magnésie.
Brault ^ fait un mélange intime de litharge avec 10 0/0 de sulfate
de chaux. Pour la matière active négative, il ajoute, en outre, i à
3 0/0 de chlorure double de platine et de sulfate de mercure. Les
matières sont malaxées avec environ 10 0/0 d'eau, et on fait passer
un courant de gaz ammoniac pendant ce malaxage. La pâte
obtenue est séchée et pulvérisée, puis comprimée dans lès alvéoles
de la grille. La plaque est ensuite plongée pendant quelques heures
dans Tacide sulfurique étendu, puis séchée et formée.
Outre Tacide sulfurique, différents autres acides du soufre ont été
employés, tels que Tacide sulfureux, Tacide hyposulfureux, les
acides thioniques.
Levin ' emploie les mélanges suivants :
pour les négatives, 2 parties d'oxyde de plomb, 1 partie de minium,
0,05 d*hydroxyde de calcium, 0,05 de thiosulfate de sodium ;
et pour les positives, 2 parties de minium, 1 d'oxyde de plomb,
0,05 de plomb spongieux.
Ce plomb spongieux est obtenu en électrolysant un thiosulfate
alcalin entre des plaques de plomb.
Les matières ci-dessus sont malaxées avec de l'acide sulfurique
de densité 1,1^- Avant Tempàtage, les plaques sont dégraissées dans
une solution de sel ordinaire. La formation est effectuée dans une
solution de sel de Glauber à une température initiale de 25 à 30^ C.
Les alcalis ont été également employés comme liants. Voici comme
exemple la composition adoptée parFitzGérald^ pour ses lithanodes.
On mélange de la litharge, du massicot ou du minium avec une
solution de potasse caustique de densité 1,10 à 1,15. On forme ainsi
une pâte que Ton presse dans un moule en y introduisant le conduc-
teur de courant. On expose ensuite à l'air ou dans un courant d'air
et d'acide carbonique. Pendant cette période, qui dure quatorze jours
et plus, la matière fait prise par suite de la transformation de l'alcali
en carbonate, l'oxyde de plomb étant alors précipité du composé
K*PbO* + 2PbO. La plaque est ensuite plongée dans l'eau, qui
dissout le carbonate de potasse.
1. Brevet anglais 26343, du 13 décembre !898.
2. Brevet français 321342, du 8 septembre 1902.
3. The lead storage battery, par Fitz (léraid; — Accumulateurs électriques^ par
Loppé. p. 68.
EMPATAGE DES SUPPORTS 509
Puis on opère un trempage dans une solution demi-saturée de
sulfate de magnésie, qui transforme Toxyde en sulfate de plomb.
Enfin on forme dans une solution de sulfate de magnésie addition-
née d acide sulfurique.
Hermann Schloss ^ additionne Toxyde de plomb d'aluns en cris-
taux assez gros, puis il malaxe avec une solution de potasse à 6 à
7"^ B. Après empâtage, les plaques sont séchées et formées d'abord
dans une solution d'alun à 3^ B., et enfin dansTacide sulfurique ai 8° B.
Parmi les matières organiques utilisées comme liants, les unes
agissent comme simples substances agglutinantes, comme la colle,
les autres ne cimentent que par suite d'une action chimique. Cepen-
dant il est quelquefois assez difficile d'établir si une substance
entre dans une catégorie plutôt que dans l'autre .
Une des matières les plus employées est la glycérine.
Lorsqu'on additionne de glycérine l'acide sulfurique qui doit
servir au malaxage des oxydes, le mélange reste plus rouge que
dans le cas de l'acide seul, qui, se combinant à Foxyde inférieur du
minium, laisse le peroxyde brun.
Paul-Emile Placet* mélange à la glycérine du camphre et de la
naphtaline qui, se volatilisant pendant le séchage, donnent de la
porosité.
La Société « The Electrical Undertakings Limited ^ ». constitue la
pâte à l'aide d'un mélange de litharge, charbon de cornue pulvé-
risé (1 0/0) et glycérine pure (25 0/0).
Axel Pôtzold^ malaxe la litharge ou le minium avec une
solution renfermant 5 grammes de cachou, 5 grammes de blanc de
baleine et 100 grammes de glycérine. La plaque empâtée est forte-
ment pressée jusqu'à séchage complet.
La pâte de Schmitt et RoiteP est composée de minium pour les
positives et litharge pour les négatives, mélangés à 15 0/0 d'eau
distillée, 40 0/0 de glycérine et 45 0/0 d'acide sulfurique au soufre.
La pâte est coulée ; on la laisse durcir à froid, puis on la concasse et
on la tamise de façon à n'utiliser que les grains ayant 7 millimètres
de diamètre, qui sont introduits dans la plaque et maintenus entre
deux parois perforées.
1. Brevet allemand 112888, du 2» janvier 1899.
2. Brevet américain 668356, du 14 novembre 1899.
3. Brevet français 301513, du 22 juin 1900.
4. Brevet allemand 122884, du 10 janvier 1900.
3. Brevet français 320166, du 11 août 1902.
510 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Indépendamment des diiïérentes compositions qui seront indiquées
dans les monographies, citons encore ici quelques formules em-
ployées.
A. Heinemann ' utilise comme liant les huiles essentielles de
certaines familles de plantes, telles que les huiles de cyprès, de bou-
leau ou de pin. Ces huiles, qui se résinifient facilement en absorbant
Foxygène de Tair, sont mélangées aux oxydes de plomb.
Fiedler et Jâckel * dissolvent de Tanthracène dans Tacide acé-
tique bouillant de façon à obtenir une solution saturée. Après refroi-
dissement, on ajoute de Toxyde de plomb jusqu'à saturation, on
filtre et on étend d'alcool la solution sirupeuse ainsi obtenue. Ce
liquide liant est alors mélangé aux oxydes de plomb, et là pâte est
introduite dans les quadrillages.
P. Marino ^ malaxe les oxydes de plomb mélangés de graphite à
Taide d'une liqueur renfermant du fulmicoton dissous dans la
soude caustique et de la benzine.
Weymersch * emploie comme liant la pyridine. Quand les plaques
sont sèches, elles sont plongées plusieurs fois alternativement dans
une solution d'acide sulfurique étendu et dans une solution de pyri-
dine, eau et alcool. Le procédé Weymersch est employé par la Société
des accumulateurs Invicta.
De Roussy de Sales et Gueugnon ^ forment la pâte de la plaque
positive à l'aide d'une solution de tapioca.
Le liant Sussman* renferme 1,5 à 2 parties de sulfate d'urée pour
6 parties d'eau. On prend une partie en volume de cette solution
qu'on additionne de 1,5 à 2 parties en volume d'acide sulfurique de
densité 1,200. Les oxydes de plomb sont mélangés intimement avec
du sucre de canne, qui donne la porosité, puis avec la solution
liante.
E. Leimer'' a utilisé la propriété qu'a la matière sèche ou en
séchage d'absorber avidement les gaz et les vapeurs, en vue d'un
nouveau procédé de fabrication. 11 mélange d'abord les oxydes avec
1. Brevet allemaûd 107726, du 12 juin 1898.
2. Brevet russe 3985, du 31 décembre 1898.
3. Brevet français 289467.
4. Brevet français 297345, du 15 février 1900; — brevet anglais 15017, du
21 juin 1899.
5. Brevet français 307715.
6. Brevet français 319550, du 13 mars 1902.
7. Centralblatt f. Accumiilatoren-, Elemenlen- und Accumobilenkunde, t. IV,
p. 50 et 61 ; 1" et 15 mars 1903.
i
EMPATAGE DES SUPPORTS 511
de Teau et en garnit les quadrillages. Les plaques sont portées dans
une étuve fermée hermétiquement et dans laquelle le liant peut ôtre
introduit sous forme de vapeur. A cet effet, il emploie la pyridine.
Le phénol en solution hydratée est très couramment employé comme
liant, principalement dans le cas des plaques à cadre. Pour cette
raison, nous résumerons ici un travail de E. Leimer* sur cet empâ-
tage.
On sait que le phénol agit chimiquement en formant avec les oxydes
de plomb des phépylates basiques. Cependant, en solution alcoolique,
ces phénylates ne se forment pas et la prise se fait mécaniquement.
Pour préparer sa solution, Tauteur mélange i partie de phénol
cristallisé à 98,8 0/0, avec 15 parties d'eau distillée. On humecte le
minium et la litharge avec une quantité telle de solution que le
mélange se laisse pétrir a la main sans laisser se séparer d'eau. On
comprime alors dans le cadre. Pour la positive, on emploie le minium
seul.
Le bourrage de la matière doit être fait avec le plus grand soin ;
les angles et les rainures en forme de V, de W ou d'U du cadre
doivent être bien remplis. On doit exercer une pression uniforme
sur les plaques qui sont posées sur des dalles en verre ; toutes les
plaques doivent renfermer la même quantité de matière. S'il y a des
manques de matière et qu'on remplisse les creux de niatière fraîche,
après le polissage de la surface, la matière ajoutée se détache à la
formation. On ne doit jamais imbiber plus de minium qu'il n'en
peut être employé dans la journée.
Quoique le minium ne se durcisse pas rapidement et que la solu-
tion ne s'évapore pas plus rapidement que Teau, la pâte perd en un
jour beaucoup de sa force liante.
Les plaques empâtées sont perforées, puis introduites avec grand
soin dans le bain acide.
Pour éviter l'adhérence de la matière sur la plaque de verre, on
sépare le quadrillage, avant empâtage, de la plaque de verre par
une feuille de papier non collé. Les plaques empâtées sont, après
perforation, placées par leur dernière face travaillée sur une feuille
de papier fraîche et disposées sur une plaque de verre. On empile
ainsi les plaques les unes sur les autres. La plaque du dessus est
recouverte également d'une feuille de papier. On laisse le tout envi-
ron douze heures au repos; puis on passe à l'étuve, qui est fermée
1. Cenhalblatt f. Accumulatoren-^ Elementen- und Accumobilenkiinde^ t. IV,
p. 1 et 15; !•' et 15 janvier 1903.
512 LES ACCt'MCIATEURS ÉLECTRIQUES
hermétiquement et traversée seulement par un courant d'air chaud
et sec dont la température est réglable. A Tintérieur, les plaques,
en deux séries seulement, reposent sur leur long côté.
Si les plaques étaient mises droites sur leur petit côté, il pourrait
y avoir affaissement de la matière, qui est encore plastique au début.
Entre les plaques qui doivent être verticales, il faut laisser au moins
I centimètre de distance pour obtenir un séchage uniforme sur les
deux côtés: Le séchage des plaques disposées horizontalement est à
écarter d'une façon absolue. Si on place plusieurs rangées les unes
sur les autres, on risque de sécher trop lentement les rangées
supérieures qui, en outre, deviennent trop imprégnées des vapeurs
de phénol; la matière produite est alors inégalement durcie.
Au début du séchage, la température du courant d'air ne doit pas
dépasser 40 à 50^ C. pour éviter les fissures dans la masse. Après
douze heures environ, on élève la température de 120 à 150^ C, et on la
maintient ainsi trente-six heures environ. On laisse ensuite refroidir
lentement en fermant les conduites d'arrivée et de départ de l'air.
Après douze heures, les plaques encore tièdes sont plongées dans le
bain acide, qui doit être à la même température. L'auteur évite un
contact prolongé des plaques empâtées avec l'air toujours plus ou
moins chargé de vapeurs chimiques. L'expérience montre en effet
que des plaques séchées, puis laissées huit jours à l'air libre avant
rintroduction dans le bain acide, se dégradent après cette introduc-
tion. La matière refroidie ou en refroidissement absorbe avec avidité
non seulement l'acide carbonique de l'air, mais encore d'autres
vapeurs comme celles de la pyridine. Ces substances paraissent
décomposer le phénylate basique et détruisent la force liante de la
matière. L'acide carbonique décompose le phénylate de plomb et
forme avec le phénol de l'acide salicylique dont on reconnaît la pré-
sence en aiguilles cristallines dans la masse.
L'emploi de solutions concentrées de phénol procure une matière
aussi dure que la pierre ; mais la matière ne change pas de couleur
pendant le trempage à l'acide et ne se laisse former avec aucune
densité de courant. L'auteur a reconnu que les solutions de 2 à 50/0
sont les plus favorables. Le temps de trempage à l'acide dépend delà
porosité et de l'épaisseur de la matière ; les meilleurs résultats sont
obtenus avec un temps de trente-six heures par 2 millimètres d'épais-
seur. Des plaques de 140 X 100x6 millimètres doivent donctremper
pendant cent huit heures. On doit s'assurer que la densité de l'acide
ne baisse pas au-dessous de lO"» B., et, préparée fraîchement, nç
EMPATAGE DES SUPPORTS 513
monte pas au-dessus de 12^ B. La matière insuffisamment trempée
tombe pendant la formation. Ceci s'explique facilement : dans ce cas
en effet, la matière renferme des proportions de sulfate qui vont
diminuant de Texlérieur vers Tintérieur ; les couches dures exté-
rieures étant les moins poreuses, les gaz dégagés par la formation
à rintérieur de la matière exercent une pression qui détache cette
matière et la fait tomber. La partie intérieure de la matière insuffi-
samment trempée reste rouge, onctueuse et ne renferme pas
d'acide.
Différents auteurs ont essayé de supprimer le trempage; mais
dans ce cas, si on a évité les chutes, la formation n'est que superfi-
cielle, et la matière est restée rouge à l'intérieur. Ou bien alors il
faut employer une très faible densité de courant, ne dépassant pas
0,2 ampère par décimètre carré. Dans ce cas, la sulfalation se produit
dans le bain de formation et cette formation n'a lieu qu'après la sul-
fatation progressive.
On peut reconnaître si la sulfatation est convenable par le son
produit en frappant avec le doig^; ce son doit être uniforme. Pour la
formation de plaques constituées comme il vient d'être indiqué,
E. Leimer emploie 1,5 ampère par plaque 140 X 100 X 6 millimètres.
Si la plaque est moins épaisse, on peut descendre l'intensité de 0,8
à 1 ampère. Si la plaque est plus épaisse, on a avantage à former
à tension presque constante. On règle de 3 à 3,2 volts au début
et on descend peu à peu à 2,8 volts. L'intensité du courant débute
alors à 3 ampères et tombe peu à peu à 0,25 ampère.
L'acide de formation, que l'auteur préfère aux solutions neutres,
doit être à la concentration 10^ B. Il recommande de ne pas inter-
rompre la formation pendant les heures de, nuit, par exemple.
Outre la dépense plus grande de courant dans ce cas, on observe
la production d'un halo à chaque interruption.
Pour les négatives, on mélange 3 parties de minium et 1 de
litharge.
Le mélange des deux oxydes à l'état sec doit être rendu très
intime.
Au contraire de la positive, la matière négativedoit être introduite
aussi ferme que possible dans les cadres, et on doit éviter le polis-
sage de la surface après séparation de l'excès de matière. On recom-
mande aussi de comprimer, aussitôt après l'empâtàge, la plaque
entre deux feuilles absorbantes (papier buvard, par exemple) et de
perforer très serré.
33
514 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Pour le trempage et la formation, on doit observer les mêmes
règles que pour les positives.
Comme la formation des néj^atives exige un temps environ double
de celle des positives, si on a à continuer la formation des négatives
seules, il faut éviter de mettre en regard des vieilles plaques sulfa-
tées ou déformées ou des lames de plomb unies; mais on doit
prendre des grilles vides à mailles étroites. Sans cette précaution,
on forme inégalement les négatives et on produit inévitablement
des cloches qui retardent la formation et dissipent du courant pour
la production abondante de gaz. La distance entre les plaques doit
être uniforme et égale à l'épaisseur de celles-ci. Des inégalités de
distance créent des déformations aux plaques positives.
Après leur formation, les positives sont placées sur une plaque de
verre inclinée; dans cette position, on les laveàTeau, puis on enlève
les excroissances gris brunâtre à Taide d'une brosse dure. Par ce
traitement aucune partie de matière ne doit se détacher si la fabri-
cation a été bien faite.
Les positives sont ensuite exposées à Tair sur des rayons où on
les sèche et où on peut les conserver de longues années sans qu'elles
perdent de leurs qualités.
Les plaques négatives sont également brossées, avec une brosse
douce, sous un courant d'eau, puis polies avec une spatule de verre
ou encore comprimées. Ces deux dernières manipulations, qui
rendent les plaques très belles d'aspect, ont Tinconvénientde dimi-
nuer la porosité. Aussitôt après le lavage, les négatives sont conser-
vées dans l'eau pure.
Hammacher traite les oxydes de plomb à l'aide d'un mélange
d'acide sulfurique et d'acides sulfoniques dérivés du phénol. On
prend, par exemple, i partie d'acide sulfonique, 9 parties d'eau et
90 parties d'oxyde de plomb. La pâte est séchée, puis trempée dans
un bain d'acide sulfurique dilué.
Un autre procédé du même auteur < consiste à former une pâte
avec un mélange d'oxydes de plomb et de substances du groupe de
ja pyridine, telles que la picoline, la lutidine, etc. Le séchage des
plaques empâtées se fait à Tétuve.
C. Marschner^ fait dissoudre de Tambre de qualité inférieure oii
toute autre résine fossile dans de l'alcool ou dans un mélange
d'alcool et d'essence de térébenthine. Cette solution sert ^ malaxer
1. Brevet anglais 17161, du 4 août 18%.
2. Brevet anglais 12250, déiiosé le 4 juin 1896, délivré le 24 octobre 1896.
KMPATAGE DKS SUPPORTS
515
Fio. 205. — Pulvérisateur Crevellng.
les oxydes de façon à obtenir une pâte plastique qu'on applique sur
les quadrillages. On sèche modérément à Tétuve, puis on trempe
pendant quelques jours dans un bain acidulé et on forme.
Oppermann * emploie le bitume comme agglutinant.
A cet effet, on prend 28 grammes de bitume dissous dans 28 cen-
tilitres de benzine; on dilue avec 1"M3 d'alcool méthylique. On
ajoute cette solution à deTacide sulfurique de densité 1,17, et le mé-
lange sert à malaxer les oxydes.
Les supports sont d'abord gravés
au sable pour les rendre plus
rugueux, puis empâtés. Le sé-
chage a lieu à basse température.
2° Matières actives à base de
plomb poreux. — Dans les plaques
Pulvis, qui seront décrites dans
les monographies, Tempâtage est
composé d'un mélange intime de
plomb pulvérisé et de pierre
ponce pulvérisée, malaxé avec de
Feau.
Ce plomb pulvérisé est obtenu
en projetant un fort courant d'air chaud sur un jet fin de plomb fondu.
L. Creveling^ fabrique également des plaques poreuses par pul-
vérisation du plomb fondu et oxydation simultanée plus ou moins
profonde de celui-ci. La figure 205 montre l'appareil employé. C'est
un four à revêtement en tôle 1 protégé par des briques réfractaires 2 ;
3 est un couvercle garni d'amiante. Dans le creuset fermé 5, destiné
à la fusion du métal, passe un entonnoir 6 avec robinet. Une buàe 7
communique avec le creuset par la boîte à soupape 9, les tubes 10 et 12
et la pièce en T H, qui repose sur le massif .13. Le creuset est main-
tenu par les bagues 14. La soupape est manœuvrée extérieurement
par le volant 16. Le tube 17 amène de l'air comprimé à la partie
supérieure du creuset. La température nécessaire est obtenue par
des chalumeaux à gaz 18 disposés tout autour. Le métal fondu injecté
par la buse se rassemble en 21 en une plaque poreuse de plomb fine-
ment divisé et en partie oxydé.
Jacob Myers^ comprime du plomb spongieux obtenu par réduc-
1. Brevet fran<;ais 311621, du 8 janvier 1902.
2. Brevet américain 665827, du 23 mai 1900.
3. Brevet allemand 116923, dul9 février 1899.
516 LES ACCUMUI>ATEURS ÉLECTRIQUES
tîoQ d'une bouillie de sulfate de plomb et de chlorure de sodium
placée entre deux lames de zinc dans une solution de chlorure de
sodium. Le plomb spongieux est lavé, puis comprimé jusqu'à ce que
sa densité apparente ait atteint 4. On sèche alors dans une atmosphère
d'hydrogène ou de gaz d'éclairage. On comprime à nouveau, puis
on sèche encore et on répète ces opérations jusqu'à la densité 7,75
pour le plomb spongieux. On peut alors couler le cadre autour de la
plaque.
Au lieu de traiter, comme il est fait dans les plaques Pulvis et Crevé-
ling, le plomb fondu par un jet de gaz ou de vapeur, Kichard Bauer *
emploie une matière qui, par contact avec le métal fondu, se volatilise
et se répand dans la masse pendant son refroidissement. Il utilise à
cet effet le soufre, qui a, en outre, la propriété de se combiner au
plomb en sulfure ; ce sulfure, décomposé par un acide, laisse un
plomb poreux.
Pratiquement on opère de la façon suivante : on chauffe les deux
parties du moule à plaques et on y introduit un peu de soufre fondu,
de sorte qu'après refroidissement les parois sont tapissées d'une
croûte de soufre.
On coule alors rapidement le plomb chauffé au rouge; le soufre se
vaporise et, se répandant dans la masse, donne à celle-ci sa porosité.
Après refroidissement, la plaque démoulée est composée de plomb,
de sulfure de plomb et d'un excès de soufre; celui-ci est enlevé par
lavage à l'eau ; puis la plaque est traitée par l'acide sulfurique étendu
qui décompose le sulfure. La plaque ainsi obtenue renferme du plomb
pur très poreux.
Charles Pollak^ est arrivé au même but en plaçant une àme
solide en plomb dans une forme et en entourant d'une matière fine-
ment pulvérisée et résistant à la température de fusion du plomb,
telle que le sulfate de soude. La forme est ensuite portée dans un
récipient renfermant du plomb fondu; elle se remplit de plomb, qui
pénètre dans les intervalles de la substance en poudre et se soude à
l'àme de plomb, qui devient fluide. Après la coulée qui doit être faite
à forte pression, la forme est refroidie lentement; on libère ensuite la
plaque de la substance pulvérisée par lavage à l'eau, et il reste une
plaque à âme solide entourée de plomb poreux.
3° Matières actives à base de sels de plomb. — Le plus important
1. Brevet allemand ll%03,du 26 janvier 1900.
2. Brevet américain 666153, du 12 février 1897.
EMPATAGE DES SUPPORTS 517
des sels employés est le chlorure de plomb ; il peut être utilisé soit
à Tétat de pâte, soit à Tétat fondu. Nous n'insisterons pas ici sur la
fabrication des plaques au chlorure de plomb, qui sera examinée en
détail à propos de la description des accumulateurs de la Société
pour le Travail électrique des métaux et des accumulateurs Chloride.
Procédés d'application des matières actives. — Pour obtenir une
plaque garnie de matière active, il y a deux procédés bien distincts :
Tan qui consiste à introduire la matière active dans le support
fabriqué d'avance, Tautre qui consiste à faire des pastilles de matière
jactive que Ton assemble et autour desquelles on coule le plomb fondu
qui doit constituer le quadrillage.
Ce deuxième procédé, le moins répandu, s'applique surtout lorsque
la matière active peut être coulée sous forme de pastilles et a un
point de fusion plus élevé que celui du plomb. C'est le cas du chlorure
de plomb (Voir plaques T. E. M., Chloride). Ici, l'inverse ne pourrait
pas avoir lieu, et le chlorure de plomb ne pourrait être coulé dans un
quadrillage en plomb, le plomb fondant à plus basse température.
Quelquefois cependant le procédé est employé avec des pâtes à
oxydes. Ainsi sont faites certaines plaques Wûste et Rupprecht
décrites dans les monographies.
J.-S. Stevenson* construisait également, en 1887, des pastilles
d'oxydes comprimées dans des formes spéciales, puis assemblées
dans un moule dans lequel on coulait le plomb qui sertissait les diffé-
rentes pastilles.
C'est ce que faisait aussi Reckenzaun qui, ainsi qu'on l'a vu, cons-
tituait d'abord des boudins cylindriques de matière active qu'il entou-
rait ensuite de plomb fondu.
Dans le même ordre d'idées, Flanscom et Hough* préparent des
pastilles rondes de matière active, puis les réduisent superficiellement
en plomb spongieux. Le plomb spongieux est comprimé et les pas-
tilles sont enfin encastrées en coulant autour d'elles du plomb très
chaud qui fait fondre le plomb spongieux comprimé. Cette disposi-
tion est établie en vue de mieux sertir les pastilles.
Meygret ^ passe à la filière la matière active et en fait des baguettes
creuses, dans lesquelles on coule le plomb qui doit constituer la tige
conductrice intérieure.
i. Lumière électrique, t. XL, p. 132; 1891.
2. Brevet anglais 20986, du 2U octobre 1899.
3. Brevet français 300612.
518 LES ACGUMUIJVTEURS ÉLECTRIQUES
Empâlage à la main et empâlage mécanique, — Le premier procédé
mentionné ci-dessus est le plus employé. La matière active, pulvérisée
et malaxée mécaniquement, est introduite sous forme de pâte ou de
poudre dans les alvéoles du quadrillage. Le quadrillage est, d*autre
part, dégraissé, lavé, soumis parfois à un traitement spécial (trempé
à Tacide sulfurique, gravé au sable, etc.). L'opération de Tempâtage
peut être faite à la main ou mécaniquement. Dans le premier cas,
les ouvriers appliquent la matière dans les alvéoles à Taide d'un
couteau métallique ou d une spatule en bois. L'empâtage mécanique
se fait quelquefois à la presse hydraulique. Ce procédé est assez
employé lorsqu'il s'agit de tasser la matière en poudre dans uuq
grille en deux parties qui se trouvent rivées par la même opération.
En même temps que l'empâtage, on produit souvent aussi la perfora-
tion des pastilles de matière.
On peut aussi opérer^ en plaçant la grille à empâter sur la partie
inférieure d'une presse ; on dispose par-dessus un grillage en acier
de même forme fermé à la partie inférieure par une plaque que l'on
peut retirer en la faisant glisser. La hauteur du grillage en acier est
telle que chacune de ses cavités renferme exactement la quantité
nécessaire de pâte pour un alvéole de la grille.
Lorsque la pâle a été ainsi placée, on enlève la plaque glissante,
puis on fait descendre la partie supérieure de la presse, qui porte
des mandrins, lesquels s'appliquent sur la pâte tombée dans la grille
traversant les cavités du grillage en acier.
Dans les monographies, nous aurons l'occasion de décrire avec
quelque détail l'empâtage mécanique des électrodes Max.
* E . Franke ^ a imaginé une machine à empâter, qui est représentée en
vue de côté par la figure 206; la figure 207 est une coupe suivant AB.
La figure 208 est une coupe en longueur par Taxe de la machine; la
figure 209, une coupe horizontale de la machine. La figure 210 donne
une idée claire de l'établissement de la plaque, qui est représentée
en coupe par la figure 211.
Sur l'arbre 1 [fig, 206 et 208), qui est actionné par la poulie 2, on
place une vis sans fin 3, qui attaque une roue hélicoïdale 4', dont
l'arbre 5 porte à ses deux extrémités les roues dentées 7. 7 qui
engrènent avec les roues dentées 8, 8 de l'arbre 9. Ces deux arbres 5
et9 traversentles parois latérales de laboîle69{/y^. 207). Sur l'arbre 9
1. Schoop, Handhuch der elecfrischen Accumulaloren^ p. 186.
2. Brevet allemand 120505, du 18 mars 1900; — brevet anglais 6671, du
10 avril 1900 ; — Éclairage électrique, t. XXIX, p. 96 ; 19 octobre 1901.
EMPATAGK DES SUPPORTS
519
Fio. 206.
Fio. 210.
FiG. 211.
FiG. 206 à 211. — Machine Franke à empâter.
520 LES ACCIMUI-ATEURS ÉLECTRIQUES
sont situés, à rinlérieur des roues dentées 8, 8, deux excentriques iO, 10
{fig. 206, 207 et 208), qui se trouvent dans les ouvertures ovales des
parois latérales 66 d'un chariot 25 disposé en avant de la boîte 6; la
paroi antérieure de ce chariot porte les tiges de pistons 26, 27 en
nombre déterminé dans les deux sens ; Textrémité antérieure de ces
tiges est 6xée au piston 13, qui glisse dans une boite 20 {fig, 206 et 208)
recevant la matière active. A côté de chaque paroi 66 du chariot 25
se trouve en dehors une crémaillère 12 [fig, 206, 207 et 208) solidaire
de la roue dentée 14. L'arbre 9 est fixé à Textrémité droite de cette
crémaillère 12. Un dispositif permet de faire tourner la roue 14 de
façon à déterminer le déplacement voulu de la crémaillère. La rota-
tion peut être obtenue, par exemple, à Taide de la roue dentée 15,
qui reçoit son mouvement par une roue hélicoïdale 17 d'une vis sans
fm 18 située sur l'arbre horizontal 19 muni du volant 21.
On opère comme suit : Après introduction de la matière dans le
réservoir 20, on fait mouvoir par la roue dentée 14 la crémaillère 12
et, avec elle, l'arbre 9; à ce mouvement prennent part également le
chariot 25 et la boîte 6 avec l'arbre 5, la roue hélicoïdale 4 et la vis
sans fin 3; cette dernière glisse dans une échancrure deTarbre 1. Ce
mouvement est tel que la matière contenue dans le réservoir 20 est
suffisamment comprimée. En actionnant ensuite Tarbre 1, on fait
tourner l'arbre 9, et les excentriques 10 font avancer et reculer le
chariot 25 une fois par tour et avec lui le piston 13. Lorsque ce
dernier avance, une quantité déterminée de matière active est com-
primée du réservoir dans l'électrode à empâter, disposée à la partie
antérieure de celui-ci. Après le recul du piston, on agit à nouveau
comme il est indiqué plus haut sur la crémaillère 12.
Théodore Pescatore * a également imaginé une machine à empâ-
ter, représentée par les figures suivantes :
La figure 212 donne une vue en plan; la figure 213, une coupe
verlicale suivant la ligne 11, II de la figure 212 avec la plaque mon-
trée en place; la figure 214 est une coupe verticale suivant la ligne
III, III de la figure 212 avec plaque en place.
Dans une table 1, on a pratiqué une . ouverture rectangulaire un
peu plus grande que la plaque empâtée. Dans cette ouverture est
engagée une tablette ou plate-forme 2, de préférence en matière
solide ; cette tablette est supportée par une rangée de vis 3, 3 fixées
sur des arcades 4, 4. La plaque 5 à empâter est placée sur une
1. Brevet français 317142, du 23 décembre 1901;— brevet allemand 130522,
du 3 avril 1901 ; — brevet anglais 6723, du 30 mars 1901.
KMPATAGE DES SUPPORTS
521
tablette 2, et les vis sont ajustées de façon que la surface supérieure
de la plaque 5 arrive exactement au niveau de la surface de la table.
Une trémie, ou boîte rectangulaire 6 qui n'a pas de fond, est mue à
m
_n
FiG. 2i:<.
FiG. 214.
Fie. 212 à 214. — - Machine Pescatore à empâter.
la main ou autrement d'avant en arrière et vice versa sur la table et
au-dessus de la surface de la plaque, la largeur intérieure de la boîte
étant exactement égale à la longueur de la plaque. La boîte est rem-
plie avec la matière active, soit en pâte, soit en poudre. Quand la
522 LES ACCUMUI.ATEUKS ÉLECTRIQUES
boîte passe sur la plaque, la matière active descend par son poids
dans les porcs ou ouvertures de la plaque, et cette pression peut
être réglée en faisant varier la quantité de matière active. Le mouve-
ment d*avant en arrière de la boite détermine le remplissage de la
plaque pendant que la boîte est mue dans les deux directions, de
telle façon que, si un premier passage laisse des places noA empâ-
tées, celles-ci sont remplies pendant le mouvement de retour.
Pour que la matière active soit appliquée d'une manière compacte
dans la plaque, les bords inférieurs et intérieurs 7, 7 de la boîte, aux
parois avant et arrière, sont arrondis de façon que le mouvement de
va-et-vient refoule la matière engagée entre les bords arrondis et la
table et détermine la compression dans la plaque.
Des bandes 8, de préférence en caoutchouc, sont engagées dans
des rainures 9 pratiquées dans les parois avant et arrière de la boîte;
ces bandes font saillie au-dessous des parois de la boîte et leur posi-
tion est réglée par les vis 10, 10, qui déterminent la position des
plaques 12 en fer, disposées au-dessus des bandes de caoutchouc
dans les rainures 9; des vis à oreilles ii maintiennent les vis 10
dans la position où elles sont réglées; les rangées des vis 10 sont
vissées dans les traverses qui surmontent le dessus des rainures 9.
Les bandes de caoutchouc passant sur la plaque après application
de la matière active concourent à comprimer la matière dans les
alvéoles de la plaque, adoucissent la surface et font disparaître les
inégalités produites.
Avec les plaques ayant une surface inférieure utilisable, ou les
plaques ayant une forme de grilles à ouvertures plus larges aux
deux surfaces que dans le milieu, après, avoir empâté un premier
côté, on retourne la plaque pour empâter Tautre face.
Ce dispositif peut être exécuté en bois dur ou en caoutchouc durci .
CHAPITRE IV
MONTAGE DBS AGGDMULATEIIRS AD PLOMB
Bao8. — Nous n'avons examiné jusqu'ici, soit au point de vue théo-
rique, soit au point de vue descriptif, que les électrodes et Télectro-
lyte. Or un accumulateur comprend en outre différentes autres
parties, désignées sous la dénomination générale d'accessoires et qui,
pour n'être pas essentielles au fonctionnement, n'en sont pas moins
importantes en pratique.
Le plus important des accessoires est le récipient qui doit contenir
les plaques et l'électrolyte. La première qualité à exiger d'un bac
est d'être inattaquable à l'acide sulfurique. Cette condition limite à
un très petit nombre les substances qui peuvent être employées. Il
faut en outre que ces substances soient suffisamment résistantes
mécaniquement. En pratique, on n'utilise guère que le plomb, le
verre, l'ébonite, le celluloïd et quelquefois l'ambroïne.
On a proposé de nombreuses autres substances; mais toutes
s'attaquent et se désagrègent au bout d'un certain temps.
Les bacs en verre sont employés pour les éléments à poste fixe,
de petite et de moyenne grandeur. Ils présentent le grand avantage
d'être transparents ; malheureusement, ils sont fragiles et cassent
sous l'influence d'un choc ou simplement d'une différence de tempé-
rature.
Le procédé Appert * permet d'obtenir des bacs en verre moulé.
Nous n'entrerons pas ici dans les détails de cette fabrication employée
à la Compagnie de Saint- Gobain. La figure 215 montre l'aspect de
ces bacs en verre strié, dont les plus gros types peuvent contenir 80
à 100 litres. Mais c'est là un maximum qu'on ne saurait dépasser
1. Voir VÊciairage électrique, i. VI, p. loi; — Conférence de M. E. Sartiaux.
524
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
sans danger, par suite du poids élevé que doit supporter le verre.
Un bac de 100 litres peut contenir en effet près de 400 kilogrammes
de plaques.
Afin de faire travailler uniformément le fond d'un bac en verre, il
convient de ne pas faire reposer celui-ci directement sur les isolateurs
FiG. 213. — Bacs en verre moulé.
ou sur les chantiers, mais d'interposer une substance élastique, une
feuille de caoutchouc, par exemple.
On emploie quelquefois les bacs en verre pour les petits éléments
transportables. Dans ce cas, les bacs, qui sont moulés, sont souvent
munis de rainures intérieures dans lesquelles s'engagent les plaques
qui reposent en outre sur un épaulement. La figure 406 représente
un bac ainsi constitué. Dans d*autres cas, les bacs en verre sont
munis à leur partie inférieure de renflements tjui servent de supports
aux plaques.
Les bacs en plomb sont uniquement employés pour les éléments
à poste fixe. Le plus souvent, on les constitue d'une caisse en bois
garnie intérieurement d'une chemise en plomb doux soudée à la
soudure autogène. Plus rarement, les bacs sont entièrement en plomb
antimonieux; dans ce cas, les parois sont disposées en forme de
grillage de façon à leur donner la rigidité nécessaire sans exagérer
le poids. A l'intérieur, ces vases sont garnis d'une feuille de plomb
laminé soudé autogènement afin d'avoir une étanchéité parfaite.
Pour les éléments transporta blés, les bacs en verre ou en plomb
étant trop lourds et trop encombrants, on a presque exclusivement
recours à Tébonite ou au celluloïd.
L'ébonite est, comme on sait, composé de caoutchouc et de soufre.
En pratique, cependant, on y rencontre beaucoup d'autres substances
MONTAGE DES ACCUMULATEURS 525
qui sont ajoutées comme charges. Ces charges consistent en matières
organiques, telles que le caoutchouc factice (composé d'huiles cuites
avec du soufre), et en matières minérales. La proportion de ces der-
nières peut être très variable; on en trouve jusqu'à 50 0/0 dans
certains bacs. Leur composition est également très différente. Très
souvent, le silicate de magnésie et de chaux (amiante en poudre ou
talc) domine ; d'autres fois, c'est le sulfate de baryte et la chaux ou
lé carbonate de chaux et la chaux, avec ou sans addition d'oxydes
métalliques, comme ceux de zinc ou de plomb; le silicate. d'alumine
est également employé, avec ou sans addition de chaux. Enfin on
trouve en petites quantités les oxydes de fer et d'alumine et la silice.
Les proportions de soufre sont très variables; elles sont en général
confiprîses entre 4 et 20 0/0. Une partie de ce soufre est combinée
pendant la vulcanisation à la gomme ou aux factices, l'autre se
trouve à l'état de liberté. C'est de la quantité de soufre combiné que
dépend la dureté de l'ébonite. Un bac insuffisamment vulcanisé est
trop mou ; s'il est trop vulcanisé, au contraire, il est trop cassant. Il
convient de se tenir entre ces deux limites.
Avec la composition de l'ébonite varie sa densité; celle-ci augmente
avec la charge minérale ; en pratique, la densité de l'ébonite des bacs
varie de 1,4 à 1,6.
Quoi qu'il en soit de la composition chimique de l'ébonite, on
doit exiger de ce produit, outre ses qualités d'isolement, une inatta-
quabilité aussi parfaite que possible à l'acide sulfurique ; à cet effet,
la matière ne doit pas être poreuse. Lorsque la matière s'attaque,
non seulement le bac a une durée moindre, mais encore il introduit
dans l'êlectrolyte des impuretés qui, comme nous l'avons vu, peuvent
jouer un rôle important sur les actions locales. Enfin les bacs ne
doivent pas être cassants à la température ordinaire, car, devant être
souvent manipulés, ils donneraient lieu à des frais excessifs. Ils ne
doivent pas non plus se ramollir par trop avec la température. Il ne
faut pas oublier en effet que le bac supporte une certaine charge et
que la température peut atteindre 40 à 50* C. dans certaines exploi-
tations.
Les bacs en ébonite sont certainement les plus employés dans les
éléments transportables. Très souvent on les consolide en les entou-
rant d'une boîte en bois imprégné. Dans tous les cas, le bac en ébonite
demande à être maintenu de tous les côtés.
Les bacs en celluloïd ne sont utilisés que lorsqu'il n'y a pas à
craindre la production d'étincelles qui enflammeraient le celluloïd.
526 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
C'est pour cette raison qu*on a renoncé à leur emploi dans les batteries
composées d'un grand nombre d'éléments. Actuellement ils ne sont
employés que dans les boîtes de quelques éléments (inflammation
des moteurs, éclairage des voitures, etc.).
Le celluloïd, qui est formé par un mélange de pyroxyline, de
camphre et d'alcool, possède une densité voisine de 1,35. Bien pré-
paré, il est très peu attaquable par Tacide sulfurique dans les con-
ditions de concentration de Faccumulateur et à la température
ordinaire. 11 jouit de l'avantage de pouvoir être soudé très facilement
à lui-même. On fait usage à cet effet de colles spéciales qui sont des
dissolutions de celluloïd sokt dans Tacétone, soit dans Tacétate
d^amyle. Il peut être très facilement moulé, car il se ramollit vers
80-90** C. pour reprendre sa dureté primitive après refroidissement.
Ces propriétés font du celluloïd une matière très précieuse non
seulement dans la fabrication des bacs, mais encore dans celle des
différents accessoires : couvercles, séparateurs, tasseaux, etc.
Malheureusement son inflammabilité limite beaucoup son emploi.
On a proposé des matières à base de celluloïd. D.-M. Hawes * a
préparé des bacs à Taide d'une pâte très peu consistante, composée
d'un tiers (en poids) de celluloïd liquide et de deux tiers d'amiante
pulvérisée ou à Télat fibreux. La pâte est coulée dans des moules;
après refroidissement, on démoule et on retire un bac sans soudure.
Mais on ne rencontre pas d'applications industrielles de ces
matières.
Après l'ébonite et le celluloïd, la substance qu'on a le plus souvent
utilisée industriellement est l'ambroïne. L'ambroïne est une matière
isolante composée de résines fossiles et d'amiante. Le mélange, très
intime et très finement pulvérisé, est placé dans des moules en acier
et soumis simultanément à l'action de la chaleur et d'une pression
considérable. C'est ainsi que sont obtenus les bacs pour accumu-
lateurs ainsi que les différents accessoires, tasseaux, dalles, etc.
L'ambroïne a une densité voisine de 1,5; elle est peu attaquable
par l'acide sulfurique étendu à la température ordinaire. Comme
impuretés qu'elle introduit après un certain temps dans l'électrolyte,
c'est le fer qui domine; on trouve aussi la chaux, l'alumine et la
magnésie, enfin des matières organiques.
Montage des plaques. — Le plus généralement les électrodes
affectent la forme de plaques, et sont disposées verticalement dans
1. Brevet anglais 1228, du 17 janvier 1896.
MONTAGE DES ACCUMULATEURS
527
le bac. On a cependant déjà construit des accumulateurs dans lesquels
les plaques sont disposées horizontalement. L'accumulateur Atlas,
représenté en figure 216, offre un spécimen de ce montage. Les
plaques se composent de deux gâteaux de matière active entre les-
quels on place une plaque de plomb. On superpose horizontalement
les différentes plaques en sépa-
rant au moyen de celluloïd 1«'^
positives des négatives. La co-
lonne ainsi constituée est percé
de trous en regard les uns df^s
autres pour l'échappement dis
gaz.
Quelques dispositions ana-
logues ont été proposées. Bran H
de Bournonville ^ superpose d<^
assiettes poreuses au fond des-
quelles se trouve le conductciif
recouvert de la matière activa.
Mais, en pratique, la dispositiou
horizontale des électrodes n*esi
jannais employée.
Les plaques sont placées ^j
verticalement et parallèle-
ment, les positives alter-
nant avec les négatives.
Comme nous le verrons
dans les monographies, il
y a deux façons générales de supporter les plaques dans le bac. Ou
bien les plaques reposent par leur bord inférieur sur des tasseaux
placés au fond du bac, ou bien elles sont suspendues par des cro-
chets qu'elles portent à leur partie supérieure et qui viennent reposer
soit directement sur le bord du bac, soit sur des dalles en verre.
Dans les deux cas, on doit prévoir entre le bas des plaques et le
fond du bac une distance suffisante pour permettre le logement de
la matière active qui, touchant à la fois les deux électrodes, viendrait
mettre l'élément en court-circuit.
Pour les éléments à poste fixe qui, avant toutes choses, doivent
nécessiter peu d'entretien, on préfère le montage par suspension des
FiG. 216. — Accumulateur Atlas.
1. Brevet français 317565, du 10 janvier 1902.
528
LES AGCUMULATEUUS ÉIJîCTRlQUES
plaques, car on craint moins ainsi les cou ris-circuits par le bas, et
en outre on laisse aux plaques leur liberté d'allongement, ce qui
diminue les dangers de gauchissement.
Pour les éléments transportables, les deux modes sont employés ;
mais on préfère le montage avec tasseaux, qui donne un encombre-
ment moindre.
Ces tasseaux, dont le nombre (deux, le plus souvent) dépend de
la largeur des plaques, ont une section triangulaire ou trapézoïdale ;
ils sont quelquefois munis de rainures dans lesquelles doivent s'en-
gager les plaques. Ils peuvent être constitués en bois imprégné, en
Ml
il III il II iiii
Fio. 217. — Tasseaux en verre moulé. Fio. 218. — Dalle en verre moulé.
ébonite, en ambroïne, verre, ou toute autre matière isolante et inatta-
quable. La figure 217 montre un tasseau à crémaillère, construit en
verre moulé par la Compagnie de Saint-Gobain.
Dans le montage par suspension, les crochets des plaques peuvent
porter sur les bords du bac, quand celui-ci est en matière isolante.
Mais, lorsqu'il s'agit de bacs en plomb ou en bois plombé, on fait
reposer ces crochets sur le bord supérieur de dalles généralement
en verre. La figure 218 représente un modèle de dalle en verre munie
de rainures pour maintenir Fécartement des plaqués ; la Compagnie
de Saint-Gobain construit ces dalles en verre moulé. Ces dalles,
verticales ou légèrement inclinées, peuvent reposer sur le fond du
bac par l'intermédiaire de semelles en plomb ou en caoutchouc, ou
bien elles peuvent être portées elles-mêmes par un châssis spécial,
comme on le verra dans l'accumulateur Blot.
Un certain nombre de variantes ont été proposées. Cari Stoll*, par
exemple, suspend ses électrodes au moyen de bandes élastiques
dont les extrémités supérieures traversent le couvercle du bac et
sont maintenues par-dessus celui-ci à l'aide de chevilles.
1. Brevet allemand 122147, du 25 octobre 1900.
MONTAGE DES ACCUMULATEURS 529
Dans certains éléments, on emploie un procédé mixte; dans les
accumulateurs Tudor pour traction, par exemple, on laisse reposer
sur le fond du bac un des blocs d*électrodes (négatif), pendant que
l'autre (positif) est suspendu sur le premier par l'intermédiaire de
tubes ou de baguettes de verre.
Nous n*inaistons pas ici sur les différentes combinaisons qui
seront étudiées dans les monographies.
i® Accumulaleurs cylindriques, — On sait que les premiers élé-
ments de Planté affectaient la forme cylindrique, les électrodes étant
enroulées en spirale. Cette disposition a été abandonnée ; mais
on rencontre actuellement certains éléments dans lesquels les élec-
trodes affectent la forme de cylindres de diamètres différents, que
Ton dispose concentriquement.
Parmi les accumulateurs ainsi constitués nous décrirons dans les
monographies les types Bary, Peyrusson, Mouterde.
L'accumulateur Joseph Skwirsky^ comprend également une
électrode centrale autour de laquelle sont disposées des électrodes
cylindriques de diamètres de plus en plus grands. Celles-ci ne sont
empÂtées qu'intérieurement dans le but de mieux retenir la matière
et d'empêcher, les déformations. A cet effet les cylindres sont
munis intérieurement de perforations obtenues mécaniquement à
Taide d'un instrument pointu et de façon à former des dents ou
crochets.
Entre les cylindres on place des peignes isolants en verre ou en
bois paraffiné.
Dans l'accumulateur de Laminière*, l'électrode positive, au
centre, est constituée par une tige centrale en plomb antimonié sur
laquelle on enfile des grilles horizontales serrées sur la tige à l'aide
d'écrous ou encore soudées. Les grilles possèdent des alvéoles à
section en queue d'aronde qui sont garnis de matière active. L'élec-
trode négative est composée d'anneaux concentriques formés de
grilles empâtées et maintenus solidement par trois boulons en
plomb antimonié. Des tubes de verre sont placés entre les deux
électrodes.
2^* Accumulateurs à électrodes bipolaires, — On peut appeler élec-
trodes bipolaires celles qui sont formées positives d'un côté et néga-
tives de l'autre. Dans le montage de ces plaques, il faut évidem-
ment s'arranger pour que les deux côtés fassent partie de compar-
i. Brevet allemand 115336, du 16 novembre 1898.
2. Brevet français 304050.
34
530 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
timents différents, Tàme des plaques tenant lieu de connexion et
reliant ainsi deux éléments voisins en tension.
Faure * a proposé de construire des électrodes bipolaires en forme
de plaques, Télément ressemblant alors à une pile à auges. Granier
et Lambert^ assemblent deux plaques (une positive et une négative,
d'accumulateur sur un support en plomb antimonié et montent
ensemble dans un cadre en matière isolante (verre, ébonite, etc.).
Ces plaques sont disposées verticalement et on intercale entre elles
des cadres constituant diaphragme ; les cadres sont en caoutchouc
et forment joints. L'ensemble est serré par des boulons. On obtient
ainsi non pas un élément, mais une série d'éléments réunis en
tension et ne possédant chacun qu'une positive et une néga-
tive.
Citons encore l'accumulateur Apple ^, l'accumulateur Betaille*.
Dans ces éléments, la grosse difficulté est d'assurer Tétanchéité ; il
tie faut pas en effet que deux compartiments voisins puissent commu-
niquer, car ce serait mettre en court-circuit les deux parties de la
plaque bipolaire.
Cette disposition en plaques n'a pas reçu d'applications indus-
trielles. En revanche, on a construit et, comme on le verra dans la
monographie des accumulateurs Tribelhorn et Smith, on construit
encore actuellement des éléments à électrodes bipolaires formant
en môme temps le récipient de chacun des compartiments.
C'est Philippart^ qui a le premier réalisé ce procédé en donnant
à chaque électrode double la forme d'un cône renversé. Le mon-
tage est très simplifié, puisqu'il n'y a pas de bacs ni de connexions
et qu'il suffit de placer les uns dans les autres, en les isolant,
n cônes pour avoir n — 1 éléments en tension, après avoir rempli
d'acide.
Tribelhorn a repris cette idée et construit des éléments à cuvettes
bipolaires. Tout en hauteur, les batteries ainsi installées ont un
encombrement en surface restreint; mais on ne peut faire d'élé-
ments à grande capacité, puisqu'il n'y a que deux électrodes par élé-
ment et qu'on éprouve de grosses difficultés à les construire d'un
diamètre un peu grand.
1. Brevet français 139258, du 20 octobre 181
2. Brevet français 2)9797.
3. Brevet français 310964, du 20 mai 1901.
4. Brevet français 313783, du 26 aoûtl901.
5. Brevet français 157139, du 21 août 1883.
MONTAGE DES ACCUMULATEURS 531
L'accumulaleur Givmiel * est, comme Télément Tribelhorn décrit
plus loin, composé de vases que Ton superpose.
L'accumulateur Wiegand^ comprend aussi un certain nombre de
cuvettes superposées.
La figure 219 montre quatre cuvettes assemblée^. Le fond de
chaque cuvette est repoussé inté-
rieurement de façon à former une
cavité n qui, empâtée à base de mi-
nium humide, constitue la posi-
tive. A rintérieur, une couche de
litharge r constitue la négative. Sur
cette matière active, on place une
., ,- . ,, . FiG. 219. —Accumulateur Wiegand.
toile d amiante p et sur celle-ci une
couche de charbon en poudre o. La toile et le charbon sont humec-
tés par Télectrolyte.
Le bord des cuvettes est recourbé deux fois et forme ainsi une
rigole qui doit être remplie du liquide isolant g. Les tubes y, y
permettent le remplissage de toutes les rigoles par celle du haut.
Séparateurs, cloisons poreuses, enveloppes de plaques. — Lorsque
les plaques sont montées dans le bac, il convient d'assurer leur
écartcment normaL Dans les éléments à poste fixe, le plus souvent
on dispose à cet effet, entre les plaques, un certain nombre de
rangées de tubes ou de baguettes de verre (deux ou trois selon la
largeur des plaques). Ces tubes doivent être placés verticalement de
façon à éviter tout barrage à la chute de matière active qui ris-
querait d'occasionner des courts-circuits. Nous examinerons dans
les monographies les différents artifices employés pour maintenir
ces tubes. Le diamètre des tubes ou Técartement des plaques est
variable avec les dimensions de celles-ci. Pour les grandes plaques,
qui donnent lieu à des déformations beaucoup plus importantes que
les petites, on prend en général 12 à 15 millimètres, de façon à
n'avoir pas à craindre le contact des plaques par suite de ces défor-
mations. Pour les plaques de faibles dimensions, on descend jus-
qu'à 8 millimètres ; mais il n'est pas prudent de rapprocher davan-
tage les plaques, du moins dans les éléments à poste fixe.
Dans le cas des éléments transportables, le problème est différent.
1. Brevet français 291675, du 28 février 1900.
2. Brevet anglais 10318, du 25 août 1901.
532 LES ACCUMUIATKURS ÉI^CTRIQUES
Ces éléments étant constamment en mouvement, il convient de
faire de Tensemble des plaques un système indéformable. Comme,
d'autre part, on est toujours très limité pour l'encombrement et le
poids dans ces sortes d'applications, on doit réduire autant que
possible Técartement des plaques. Dans les éléments pour automo-
biles, par exemple, on adopte en moyenne 5 millimètres. Quelques
constructeurs vont même jusqu'à 3 millimètres. Mais ce rappro-
chement excessif n'est pas sans inconvénients, et il nécessite de
plus fréquentes opérations d'entretien. On emploie alors comme
séparateurs des pièces construites le plus généralement en ébonite,
et qui s'appliquent des deux côtés sur la surface entière des plaques
voisines. Ces séparateurs sont en ébonite perforée, aGn de ne pas
créer d'augmentation de résistance intérieure et de ne pas entraver
la diffusion. Les formes en sont très variables; quelquefois on se
sert de feuilles ondulées ; on emploie aussi des séparateurs plans,
perforés, et munis de nervures verticales, soit des deux côtés, soit
d^un côté seulement; dans ce cas, on applique la surface plane per-
forée sur la positive, afin d'en mieux retenir la matière active.
Dans les petits éléments, on se contente souvent de placer entre
les plaques des peignes en celluloïd, ou bien encore on entoure
simplement les plaques de bracelets en caoutchouc.
A la place des séparateurs ou conjointement à eux, on utilise
assez souvent des cloisonnements poreux appliqués sur les plaques
dans le but d'en mieux maintenir la matière.
La Société pour le Travail électrique des métaux enveloppe à cet
effet certaines positives dans des toiles tissées en amiante spéciale
inattaquable ; le séparateur s'applique sur cette toile du côté de la
positive.
La Compagnie française de l'amiante du Cap^ constitue un véri-
table diaphragme en imprégnant de silicate de soude une feuille de
carton d'amiante, qui est ensuite trempée dans l'acide sulfurique
étendu. Tous les pores du carton se remplissent ainsi de silice
gélatineuse. Après lavage à l'eau pour enlever le sulfate de soude
formé, on entoure les plaques de ces diaphragmes.
Christian Pedersen Kjaer^ construit des enveloppes en tourbe.
Les filaments de tourbe débarrassés des matières étrangères
sont soumis à une carbonisation incomplète par trempage dans
l'acide sulfurique à 40 0/0. Après lavage et séchage, les filaments
1. Brevet français 314337, du !8 septembre 1901.
2. Brevet alleinancl 122146, du 21 septembre 1899.
MONTAGE DES ACCUMULATEURS 533
sont foulés et comprimés fortement entre des plaques chauiïées.
C'est avec les feuilles ainsi obtenues qu'on enveloppe les plaques.
On a quelquefois remplacé les séparateurs par de simples
plaques de bois appliquées directement sur les plaques. On choisit
de préférence des bois très poreux.
Guy Marino^ place chacune de ses électrodes dans un récipient
en bois blanc léger, auquel on fait subir une série de traitements
chimiques pour ne laisser du bois que la matière ligneuse avec ses
cavités.
Les diaphragmes en terre poreuse ont été également préconisés.
La Société Paul Chapuy* fabrique des plaques poreuses dont
les pores ont la grosseur désirée en faisant une pâte de kaolin
et de charbon tamisé à la grosseur voulue. Après avoir produit
avec de Teau une pâte ferme, on sèche dans des moules appropriés,
en plâtre, puis à Tétuve. La cuisson est ensuite effectuée à 1.200** C.
Ces cloisons poreuses sont introduites directement entre les
plaques de Télément, ou bien encore on constitue avec la matière
poreuse des blocs dans lesquels les électrodes sont noyées.
Clare' entoure ses plaques de cloisons poreuses en faïence
réunies les unes aux autres par une matière scellant les joints
de façon à former différentes chambres qui renferment chacune une
plaque.
Snr rimmobilisation de réleotrolyte. — Depuis longtemps de-
nombreux inventeurs se sont attachés à la solution du problème de
rimmobilisation de Télectrolyte. Beaucoup ont pensé qu'en rempla-
çant Télectrolyte liquide par une masse suffisamment consistante,
tout en ayant la porosité nécessaire, ils éviteraient la chute de
matière active. C'est là une profonde orreur, car la matière active
qui tombe normalement des plaques positives est excessivement
ténue et, s'engageant dans les pores de la substance interposée, est
au contraire une source de courts-circuits qu'il est beaucoup plus
difficile de faire disparaître que dans le cas de l'électrolyte liquide.
La substance interposée n'empêche pas non plus le contact des
plaques entre elles lorsque celles-ci se déforment.
Il ne faut considérer l'immobilisation du liquide comme avanta-
1. Brevet français 310982, du 4 mai 1901.
2. Brevet français 302431, du 24 juillet 1900; — brevet allemand 142097, du
16 février 1901.
3. Brevet français 324034, du 12 juillet 1902.
534 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
geuse que dans les applications où des projections d'acide peuvent
être dangereuses, où les éléments peuvent avoir à fonctionner tout
en étant fortement inclinés, comme c'est le cas des éléments d'in-
flammation pour motocyclettes, par exemple.
Encore faut-il remarquer que cette qualité des accumulateurs
dits secs est rachetée par quelques inconvénients. La résistance
intérieure est un peu augmentée. Mais c'est principalement la*
capacité qui est influencée par suite de la réduction de la quantité
d'acide libre et surtout par l'entrave apportée à la diffusion par le
corps immobilisant. Cette diminution de capacité est d'autant
plus sensible que le régime de charge est élevé. Même dans le cas
des décharges trèâ lentes, comme celle des éléments d'inflamma-
tion, la baisse de capacité atteint souvent 20 0/0.
Parmi les substances qui ont été proposées pour immobiliser
l'acide, citons la silice gélatineuse, l'amiante, le coton de verre, l'ar-
gile cuite, la pierre ponce, le sable, le gypse, le parchemin, la cel-
lulose, l'albumine, le savon, les acides gras, la sciure de bois, etc.
La plus employée de toutes ces substances est la silice gélati-
neuse. Il suffit de faire un mélange en proportions convenables de
silicate de soude et d'acide sulfurique ; on remplit l'élément de ce
liquide épais qui ne tarde pas à se solidifier complètement dans
l'élément par suite de la précipitation de la silice gélatineuse qui
retient dans ses pores l'acide sulfurique additionné d'une certaine
quantité de sulfate de soude.
Voici d'ailleurs en détail le procédé indiqué par Schoop*. On
prépare une gelée acide avec de l'acide sulfurique ayant une densité
de 1,22, une solution de silicate de soude de densité 1,20 et de la
fibre d'amiante.
Le silicate de soude contenant toujours du chlore comme impureté,
il est nécessaire de le purifier. A cet effet, on le mélange à volume
égal avec de l'eau distillée dans un vase en fer dans lequel on place
ensuite un vase poreux que l'on remplit d'un mélange de même
solution de silicate et d'un égal volume de dissolution de soude
caustique de densité 1,25. Dans ce mélange, on plonge une tôle de
fer qui sert d'anode, pendant que le vase extérieur en fer forme la
cathode. Les liquides étant au même niveau, on fait passer le courant.
Il y a électrolyse du chlore qui passe dans le compartiment ano-
dique, où il est absorbé par la soude.
1. Montpellier, les Accumulateurs électriques^ p. 37.
MONTAGE DES ACCUMULATEURS 535
La fibre d'amiante se prépare en faisant bouillir, pendant deux
heures, du carton d'amiante dans de Tacide sulfurique dilué, de
densité 1,10. Le carton se désagrège et forme une pâte que Ton
jette sur un filtre et qu'on lave à Teau distillée.
Le mélange se fait de la façon suivante :
Dans un vase en verre, on verse 18 litres de la solution d'acide
sulfurique de densité 1,22 ; on y ajoute 450 grammes de fibre
d'amiante encore humide, mais ne retenant que la moitié ou le
tiers de son poids d'eau. On agite ce mélange pour le rendre aussi
homogène que possible, puis on y verse rapidement 4'", 5 de sili-
cate de soude de densité 1,20.
On agite ce mélange, qui doit être aussi fluide que Tacide ordi-
naire et ne doit pas contenir de flocons solides, jusqu'à ce qu'il
prenne un aspect huileux. On remplit alors les éléments avec ce
mélange, et on laisse reposer vingt-quatre heures. Au préalable,
on a eu soin- d'imprégner les plaques d'eau acidulée. Le liquide
s'épaissit de plus en plus et, après vingt-quatre heures, forme une
gelée solide.
• Il convient de recouvrir d'une légère couche d'acide cette gelée,
qui se dessécherait sans cette précaution.
• D'après Schoop, la résistance de cette silice gélatineuse est à
peu près le double de celle de l'électrolyte ordinaire de densité 1,20.
Comme matière absorbante, la Knickerbocker Trust Company * à
proposé le tuf.
De Roussy de Sales et Gueugnon^ emploient une cellulose pro-
venant de l'épi de maïs réduit en poudre ou en sciure.
Dans le même but, Delaître et Olivier^ se servent de l'écorce de
cacao convenablement préparée.
Fermeture des éléments. — Les éléments à poste fixe ne sont géné-
ralement pas munis de couvercles. Comme ces éléments ne sont
pas soumis à des secousses, il n'y a pas à craindre de renverse-
ment d'acide. Cependant, à la fin de la charge, les bulles gazeuses,
en venant crever à la surface, projettent au dehors des vésicules de
la solution d'acide sulfurique. Celles-ci sont entraînées à de grandes
distances et attaquent les parties métalliques environnantes.
Elles imprègnent en même temps les bacs et les isolateurs d'une
1. Brevet français 298010, du 9 mars 1900.
•2. Brevet français 301715.
3. Brevet français 317217, du 24 décembre 1901.
536 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
couche continue acide qui abaisse considérablement Tisolement.
En outre elles sont très désagréables à respirer et provoquent la
toux.
Pour ces différentes raisons, on cherche à empêcher le plus pos-
sible ces projections. Dans certains cas, on a coulé une couche de
parafTine sur le liquide. Très souvent on fait usage d'une couche
d'huile de pétrole. Cette précaution est indispensable à prendre
lorsque les plaques sont réunies par des boulons en cuivre.
Dans les cas où les plaques sont soudées entre elles et où toutes
les connexions sont en plomb, on peut se contenter de mettre sur
l'élément une plaque de verre légèrement inclinée et sur laquelle les
vésicules projetées viennent se rassembler et retombent en gouttes
dans rélément.
Pour les éléments transportables qui sont soumis à des trépi-
dations ou à des secousses, il faut prendre des précautions assez
minutieuses pour empêcher le renversement de Tacide.
On s'est quelquefois contenté de placer un flotteur en bois sur la
surface du liquide ; mais actuellement on munit les bacs de cou-
vercles soit en ébonite, soit en celluloïd, d'après la nature du bac-
Dans le cas où les connexions d'élément à élément sont soudées, on
fait le couvercle en deux pièces de façon à pouvoir l'enlever et à visi-
ter l'élément sans être obligé de dessouder les connexions, opéra-
tion assez délicate. Avec les connexions amovibles, serrées par bou-
lons, on préfère prendre des couvercles en une seule pièce qui
assurent mieux l'étanchéité et peuvent être facilement enlevés
lorsqu'on a retiré les connexions.
Pour avoir une étanchéité parfaite, on dispose souvent^une feuille
de caoutchouc formant joint entre le bac et son couvercle, ou bien
encore, tout autour du couvercle portant un rebord à cet effet, on
coule une substance isolante et inattaquable, telle que l'arcanson ou
la solution de celluloïd, s'il s'agit d'un couvercle en celluloïd.
Les couvercles doivent laisser passer les prises de courant ; aussi
sont-ils munis de deux ouvertures, que traversent ces prises entou-
rées d*une bague de caoutchouc formant joint.
En outre, les couvercles possèdent au milieu une troisième ouver-
ture, qui sert au remplissage et à la visite du liquide. Cet orifice
est obturé, en temps ordinaire, par un bouchon de caoutchouc muni
d'un trou central qui permet le dégagement des gaz.
On rend l'élément presque absolument hermétique en disposant
dans ce trou une petite pièce en verre, terminée à sa partie inférieure
MONTAGE DES ACCUMULATEURS 537
par une ampoule percée de très petits trous qui ne permettent que le
passage des gaz, et s'opposent à celui du liquide.
Gonnexions des plaques entre elles. — Les plaques de même pola-
rité doivent être reliées électriquement entre elles.
Le plus généralement, cette liaison se fait à la partie supérieure
des queues que portent, les plaques. Nous verrons cependant dans
les monographies quelques cas où les électrodes d'une certaine pola-
rité étant reliées à la partie supérieure, les électrodes de polarité
inverse sont reliées à la partie inférieure.
Théoriquement, on doit obtenir ainsi une répartition plus uni-
forme du courant; mais cela oblige à munir la connexion inférieure
d'une prise de courant qui, devant remonter à la partie supérieure
du bac, augmente le poids et Tcncombrement, ainsi que les dangers
de courts-circuits intérieurs.
Il y a deux modes principaux de liaison des plaques entre elles : la
soudure et le boulonnage.
Dans le procédé par soudure, il ne peut être question que de la
soudure autogène, les autres soudures, celles à Tétain par exemple,
étant attaquables à Tacide. La soudure autogène s'obtient soit à
l'aide du chalumeau à l'hydrogène, soit électriquement.
Le premier procédé exige un outillage assez compliqué. Il faut
disposer en efTet d'un appareil à hydrogène et d'un réservoir d'air
sous faible pression. L'appareil à hydrogène, semblable à ceux utili-
sés pour la confection des soudures des chambres de plomb, se com-
pose d'un gazomètre renfermant de la grenaille de zinc, qui repose
sur une grille. A la partie supérieure se trouve un réservoir d'acide
sulfurique ; cet acide peut descendre par une tubulure débouchant au-
dessous delà grille. Le gazomètre est muni d'un tube de dégagement
d'hydrogène portant un robinet. Dans ces conditions, la production
d'hydrogène est automatique, puisque, lorsqu'on ouvre le robinet de
dégagement d'hydrogène, la pression diminuant dans le. gazomètre,
l'acide sulfurique descend et vient en contact avec le zinc, d'où pro-
duction d'une nouvelle quantité de gaz qui tend à maintenir constante
la pression. Inversement, lorsqu'on ferme complètement le robinet,
la pression de l'hydrogène dans le gazomètre augmente, de sorte que
Tacide sulfurique est refoulé dans le réservoir supérieur, et l'attaque
du zinc s'arrête. L'appareil est construit entièrement en plomb ; il
est bon de laver l'hydrogène à sa sortie en le faisant barboter dans
un compartiment renfermant de l'eau.
538 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Le second appareil, destiné à produire rair à faible pression, peut
consister en un soufflet de forge ordinaire. Plus simplement on peu^
prendre une cloche à air munie d'un robinet, disposée et guidée
verticalemen-t dans une cuve d'eau, et chargée à Taide de poids.
Lorsque tout Tair de la cloche a été consommé, il suffit de remon-
ter cette cloche en ouvrant le robinet de façon à permettre la rentrée
de Tair extérieur.
Les deux gaz, hydrogène et air, sont conduits au chalumeau à
Taide de tuyaux de caoutchouc. L'arrivée de ces deux gaz est réglée
par deux robinets, de sorte que le soudeur peut donner à sa flamme
plus ou moins de longueur ou de volume. Le bec du chalumeau est
rattaché à la partie qui porte les robinets par un tube de caoutchouc.
L'ouvrier soudeur, tenant à la main^ le bec du chalumeau, dirige le
dard sur les parties à souder, qui sont ici les queues des plaques et
une barrette en plomb de section et de profil déterminés, qui doit les
réunir. Afin de ne pas diminuer l'épaisseur du métal à l'endroit de la
soudure, l'ouvrier tient dans son autre main une baguette de plomb
dont il fait fondre l'extrémité, qui tombe en gouttes sur les parties
déjà réunies.
Au lieu do relier les queues de plaques à une barrette de plomb
fabriquée préalablement, on évite souvent les difficultés de la sou^
dure autogène en disposant les queues des plaques dans une forme
spéciale, dans laquelle on coule à la cuiller du plomb très chaud.
Les queues des plaques éprouvent un commencement de fusion et
«e soudent ainsi au plomb qui constitue la barrette.
Depuis quelques années, on a très souvent remplacé la soudure
autogène au chalumeau par la soudure électrique, du moins lorsqu'il
s'agil d'éléments qui ne sont pas trop gros.
Ce procédé, qui donne de très bons résultats, jouit d'une grande
simplicité et ne demande comme outillage qu'un fer à souder cons-
titué d'une pièce métallique munie d'un manche et amenant le cou-
rant à un crayon de charbon. La pièce à souder est reliée au pôle
positif d'une batterie de 4 ou 5 éléments pendant que le crayon
de charbon est relié au pôle négatif. Il suffit de promener la pointe
du crayon sur la pièce à souder pour faire fondre le plomb . En
quelques secondes, la soudure est faite ; l'intensité du courant néces-
saire est d'environ 30 à 40 ampères.
On peut éviter les soudures enproc3dant comme HarryM. Muhle\
1. Brevet américain 668295, du 22 octobre 1900; — Éclairage électrique,
t. XXVIII, p. 32.
MONTAGE DES ACCUMULATEUIIS
539
qui coule, découpe ou estampe en une seule pièce les plaques
de même polarité et la connexion. On obtient ainsi par exemple un
ensemble représenté par la figure 220. En courbant ces différentes
pièces, on constitue le bloc de plaques tel que l'indique la figure 221.
Cette disposition ne peut d'ailleurs être appliquée que pour les
petits éléments.
Le procédé qui consiste à réunir lés différentes plaques par des
boulons et des écrous présente sur le procédé par soudure le grand
Fio. 220 et 221.
Mode de connexion des électrodes.
avantage de rendre le montage et le démontage d'un élément beau-
coup plus simples. Cet avantage est encore accru lorsque les
queues des plaques sont disposées de telle sorte (Voir la description
des accumulateurs T. E. M.) que chaque plaque peut être rendue
indépendante, ce qui facilite beaucoup les opérations d'entretien.
Les boulons employés doivent être aussi conducteurs et aussi
inattaquables que possible. Ils sont munis d^écrous et de rondelles
au nombre de deux par plaque.
Le plus souvent les boulons sont en laiton ; mais il faut éviter soi-
gneusement dans ce cas les projections acides. On a utilisé quelque-
fois les boulons en plomb antimonieux ; ceux-ci sont inattaquables,
mais ont l'inconvénient de n'être pasassezrésistants mécaniquement.
L'aluminium a été également proposé, mais il est trop attaquable par
l'acide sulfurique.
Outre les connexions des plaques, les éléments portent à chaque
pôle des prises de courant que nous examinerons avec les con-
nexions d'élément à élément dans l'étude du montage des batteries .
CHAPITRE V
MONOGRAPHIE DES AGGDMUUTEDRS AU PLOMB
Acoumulateurs T. E. M. de la Société anonyme pour le Travail élec-
trique des métaux. — 1® Plaques, — Les trois types principaux :
Faure, Planté et mixte, se trouvent ici.
a) Plaques GENRE Faure. — Les premières plaques construites par
cette Société (vers 1888) étaient des plaques à pastilles de chlorure
de plomb fondu ^. On fondait un mélange de chlorure de plomb et
de chlorure de zinc puis on coulait ce mélange dans des moules
appropriés. Les pastilles ainsi obtenues étaient disposées ensuite
dans un moule à plaquent on laissait entre elles et autour d'elles les
intervalles qui devaient correspondre aux largeurs de plomb des
nervures, d'une part, et du cadre, d'autre part.
L'addition de chlorure de zinc au chlorure de plomb permettait
d'abaisser la température de fusion et, après la formation, d'aug-
menter la porosité de la matière active par suite de l'élimination du
chlorure de zinc soluble.
Après fabrication des plaques, celles-ci étaient soumises à Topé-
ration de la réduction. A cet effet, les plaques étaient mises en con-
tact avec des plaques de zinc dans des cuves renfermant soit de
Teau, soit du chlorure de zinc provenant d'une précédente opération.
Dans le premier cas le chlorure de zinc des pastilles se dissolvait
et suffisait à amorcer la réaction.
Nous avons étudié dans la technique générale les réactions qui se
produisent dans ce cas, le chlorure de plomb se transformant en
plomb spongieux et le zinc se dissolvant en chlorure de zinc.
Après la réduction, les plaques étaient soumises au dégorgement.
1. Brevet Laurent Célyet brevets de la Société.
/
U
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
541
Par celte opération, les plaques lavées méthodiquement à Feau et à
Tacide sulfurique étendu, successivement, étaient débarrassées des
dernières traces de chlore et de zinc.
Les plaques négatives étaient ainsi terminées; le plomb spon-
gieux constituant la matière active était d'une porosité absolument
remarquable ; c*est ainsi que sa densité apparente était voisine de 3
et que, même sous une épaisseur de 8 à 10 millimètres, il se laissait
traverser par Taiguille avec une grande facilité.
-(£
à
J3<S\c^
DDDDDa
DDDDDr
DDDDr
b
FiG. 222 et 223. — Plaque T. E. M. à pastilles.
Pour obtenir les positives, on faisait subir à ces plaques la peroxy-
dation telle que nous Tavons indiquée (p. 383) dans la première
partie.
Actuellement, la Société construit encore ces plaques, mais prin-
cipalement comme négatives, les positives à pastilles n'étant plus
employées que dans quelques cas seulement.
Les figures 222 et 223 montrent une des form.es données à la
plaque à pastihes ; la figure 224 est une coupe agrandie de la plaque,
montrant les détails respectifs de la pastille et du plomb qui la
sertit. Dans les rainures des pastilles et au croisement de quelques-
542
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
unes de ces rainures on ménage un trou cylindrique qui, pendant la
coulée du plomb se remplit de ce métal et forme ainsi un petit rivet
qui vient réunir les deux côtés du quadrillage de la plaque, assurant
ainsi une plus grande solidité mécanique. La figure 225 se rapporte
à une autre forme de pastille pour plaque légère ; les pastilles sont,
comme on le voit, munies de perforations.
Fio. 224.
Coupe agrandie.
FiG. 225.
Plaque T. E. M. légère, à pastilles.
En augmentant ou diminuant Tépaisseur des plaques et en faisant
varier la proportion de matière active par rapport à la masse totale
dé la plaque, entre 50 et 27 0/0, on obtient des capacités spéci-
fiques plus ou moins élevées, à volonté.
Le type Faure est encore représenté par la plaque à augels
appliquée aux positives à poste fixe lorsqu'on recherche une grande
solidité et une longue durée. Cette plaque est constituée d'un qua-
drillage à âme munie de chaque côté d'augets inclinés (Voir /?^. 227)
et assez rapprochés. La figure 226 donne une vue de la plaque en élé-
vation. On y remarque à la partie supérieure deux talons de suspen-
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
543
FiG. 226. — Positive T. E. M. à augets. Fig. 221. — Coupe nf,'randie.
FiG. 228.
Plaque T. E. M. à grille.
Fio. 229.
Plaque T. E. M. à grande surface.
544 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
sion qui sont venus de coulée. Selon les cas, Tun ou Tautre de ces
talons est utilisé et le talon inutile est coupé.
Le quadrillage coulé sous pression en plomb antimonieux non for-
mable est empâté par un procédé spécial qui assure à la matière une
grande adhérence au support. Ce quadrillage, par sa constitution,
dure très longtemps sans présenter de déformations et peut être
réempàlé un grand nombre de fois. En faisant varier l'épaisseur du
plomb, on obtient des plaques de capacité spécifique plus ou moins
grande. En même temps, le rapport entre la masse de matière active
et celle de la plaque terminée varie de 22 à 15 0/0 environ.
C'est encore au type Faure qu'appartient la plaque T. E.M. à
grille créée surtout en vue de Tobtention des grandes capacités spé-
cifiques. Le quadrillage, en plomb antimonieux, est obtenu par
coulée et présente la forme indiquée parla figure 228. Il est excessi-
vement léger et empâté de matière active. On verra plus loin quelles
capacités peuvent être obtenues avec ce genre de plaques. Le rapport
entre la masse de matière active et celle de la plaque empâtée est
de 64 0/0 environ.
b) Plaques genre Plaxté. — La figure 229 se rapporte aune plaque
T. E. M. genre Planté. Cette plaque est formée par la superposition
d'un grand nombre de rubans de plomb doux ondulés d'épaisseur
et de largeur variable avec la capacité spécifique et la durée que l'on
désire (pour les plaques de traction, l'épaisseur est 0'°™,5 et la largeur
8 millimètres environ). Ces rubans sont enfilés sur deux tiges en
plomb soudées sur les rubans extrêmes. Au passage de ces
tiges ainsi qu'aux extrémités, les rubans sont renforcés de façon à
maintenir l'écarlement convenable entre eux. Sur les côtés latéraux
les rubans sont noyés dans une nervure en plomb coulé plus épaisse
du côté qui porte la queue de prise du courant.
Le rapport entre la surface totale active et la surface apparente de
la plaque peut être varié à volonté ; avec les dimensions ci-dessus on .
obtient un rapport de 6 à 7.
c) Plaques mixtes. — La Société pour le Travail électrique des
métaux construit comme positives de ce genre, soit des plaques à
augels dont le quadrillage est en plomb doux et que l'on empâte de
matière active, soit encore des plaques à âme munies de fines ner-
vures verticales très rapprochées et de nervures horizontales de
renforcement plus épaisses et plus écartées ; ces plaques sont égale-
ment empâtées.
Dans les deux cas, la surface du plomb et la surface et la masse
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
545
de matière active empâtée sont calculées de telle façon quela capacité
de la plaque reste constante malgré la chute de matière active «
2** Eléments. — La Société fabrique des éléments pour toutes appli-
cations.
a) Éléments a poste fixe. — Les plaques positives sont du type à
augets ou encore du type mixte \ les négatives sont à pastilles. Dans
le cas de petits éléments pour installations particulières on] emploie
FiG. 230. — Élément T. E. M. à poste fixe.
des bacs en verre ; les gros éléments de station centrale ont des
bacs en bois doublé de plomb.
Les plaques reposent, soit sur des dalles en verre, soit sur les
bords du bac, par des crochets venus de fonte à la partie supérieure
des plaques. Dans le premier cas, les dalles doivent être mainte-
nues parallèles aux parois des bacs en haut au moyen d'agrafes
isolantes, en bas au moyen de semelles sur lesquelles s'appuie la
partie inférieure des dalles; ces semelles sont en caoutchouc pour
les bacs en verre et en plomb pour les bacs en bois plombé.
L'écartement des plaques est obtenu à Taide de tubes de verre
maintenus verticalement par deux lames de verre encadrant chaque
rangée de tubes et placées sur la partie supérieure des plaques ; ces
deux lames sont réunies par des petits cavaliers en plomb à cheval
sur elles et qui empêchent leur déplacement.
La figure 230 indique d'ailleurs ces détails de montage pour un élé-
ment à 17 plaques type C montées dans un bac en verre.
35
546 LES ACCUMULATEURS ÉLBCTRJQUES
Le tableau suivant résume les valeurs caractéristiques de deux
types de ce genre d'éléments.
Petit élément Gros élément
Nature du bac verre bois doublé
de plomb
Dimensions d*encombrement de l'élé-
ment, en millimètres :
Longueur 310 570
Largeur 270 480
Hauteur. 380 710
Nombre de plaques 6 positives 8 positives
et 7. négatives et 9 négatives
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 210 410
Largeur 210 410
Epaisseur 8 (+) et 6{— ) 8 (+) et 6 (— )
Poids approximatifs, en kilogrammes :
Positives 18,9 100
Négatives 1 1,9 58
Poids total d'électrodes 30,8 158
— de Télément 60 321
Capacités, en ampères-heures, aux diffé-
rents régimes ;
Eléments à décharge lente :
10 heures. 240 1.280
6 heures. 216 1.152
3 heures. 180 960
Eléments à décharge rapide :
2 heures. 168 896
1 heure.. 132 704
Oh. 5.... 90 480
Intensité normale de charge, en amp.. . 24 128
Ces éléments sont employés dans toutes les applications à poste
fixe : installations particulières, stations centrales, batteries-tam-
pons, etc.
b) Éléments de traction. — Pour les applications à la traction
des tramways, on fait usage de plaques positives du type mixte et de
négatives à pastilles, s'il s'agit de charge rapide comme on le verra
dans le^ applications. Les bacs sont alors en ébonite et les plaques-,
suspendues à Tintérieur, sont reliées entre elles par soudure.
Dans toutes les autres applications à la traction pour lesquelles
on a besoin d'une capacité spécifique plus élevée (éléments pour
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
Ul
accumobiles, par exemple), on choisit un dès trois types dont les
valeurs caractéristiques sont données par le tableau suivant:
Nature des plaques :
Positives genre Planté à pastilles à grille
Négatives à pastilles à pastilles à grille
Dimensions extérieures
d'encombrement, en
millimètres :
Longueur 137 126 137
Largeur ^ 149 192 163
Hauteur 295
Hauteur du bac. , . . 265 270 265
Nombre de plaques. 6 positives 9 positives 9 positives
et 7 négatives et 10 négatives et 10 négatives
Dimensions des plaques,
en millimètres :
Hauteur 205 • 210 208
Largeur 124 ' ilO 124
Épaisseur 8 (+) et 4 (— ) 5 (+) et 4 (— ) 3,5 (-f et — )
Poids des plaques posi-
tives, en kilogrammes. 7,02 5,89 5,22
Poids des plaques néga-
tives, en kilogrammes. 3,85 5,20 5,30
Poids total d'électrodes,
en kilogrammes 10,87 11,09 10,52
Poids total d'élément, en
kilogrammes 16,11 16,92 16,70
Capacité, en amp.-b., aux
différents régimes:
8 heures 138 217 - 262
6 — 131 200 246
4 — 120 179 •- '221
2 — 100 .143
Dans tous ces éléments, les bacs employés sont en ébonite ; des
tasseaux spéciaux placés au fond du bac supportent les plaques qui
sont isolées entre elles par des séparateurs en ébônite. Les plaques
de même polarité sont reliées entre elles par soudure à une bar-
rette en plomb portant les deux prises de courant également en
plomb ; un couvercl e double assure la fermeture de Télément.; ce
couvercle laisse passer seulement les deux tiges de prise de courant
et possède au milieu un trou obturé par un bouchon de caoutchouc
muni d'une petite ampoule en verre qui ne laisse partir que les gaz.
548
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La figure 331 montre les détails de montage. Ici les connexions en
clinquant très souples sont serrées par boulonnage sur les prises de
courant; dans d^autres
cas les connexions sont
en plomb ou en câble
en cuivre sous plomb et
soudées sur les tétons
de prise de courant.
c) Eléments transpor-
tables DIVERS. — Pour
les applications diverses :
éclairage des trains, des
voitures,des navires,etc.,
il est fait usage de posi-
tives mixtes et négatives
à pastilles ou de positives
et négatives à grille, sui-
vant les cas. Le montage
est le même que dans
les cas précédents avec
quelques variantes né-
cessitées par les diiïé-
rents besoins ; c'est ainsi
que les éléments peuvent
être fermés hermétiquement. Les plaques positives sont, pour cer-
taines applications, enveloppées d'une toile d'amiante spéciale
qui retient la matière active et procure ainsi une plus longue
durée.
Le tableau ci-dessous montre quelles sont les constantes de deux
types employés pour Téclairage des trains.
Fic^ 231.— Élément T. E. M. pour automobiles.
Nature des plaques :
Positives
Négatives
Nombre de plaques
Dimensions extérieures du bac,
en millimètres :
Hauteur
Longueur
Largeur
mixtes à augets
à pastilles
6 positives
et 7 négatives
313
183
131
à grille
à grille
7 positives
et 8 négatives
313
183
131
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 549
Dimensions des plaques, en milli-
mètres :
Hauteur 210 207
Largeur 110 118
Épaisseur 7 {+) et 6 (-— ) 6 (+ et —)
Poids total d'électrodes, en kilogr. 14,21 13,74
— d'élément — 21,28 20,81
Capacité, en ampères-heures aux
différents régimes :
20 heures 136 228
10 — 126 198
Pour les petits éléments, tels que ceux employés pour Tallumage
des moteurs de voitures automobiles, on emploie soit les plaques à
pastilles, soit les plaques à grille mince. Le montage se fait alors
dans un bac de celluloïd ; les plaques sont suspendues par des cro-
chets qui reposent sur des épaulements que possèdent les parois
intérieures du bac. Un couvercle en celluloïd rend Télément étanche.
Le liquide peut être immobilisé.
Les caractéristiques de ces éléments sont données ci-dessous :
Nature des plaques à pastilles
Dimensions extérieures du bac, en milli-
mètres :
Hauteur 193
Longueur 67
Largeur 127
Nombre dé plaques 3 positives et 4 négatives
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 135
Largeur 112
Épaisseur 5 (+) et 4 (— )
Poids des plaques positives, en kilogr . 1,29
— — négatives, — 1,36
— total d'électrodes, en kilogr 2,65
— total de l'élément, — 3,90
Capacité, en ampères-heures 58
Les figures 232, 233 et 234 représentent, d'après Forest et Noalhat,
un élément type T. E. M. employé sur les sous-marins. Les plaques
sont montées dans un bac en ébonite qui est placé dans une caisse
en chêne recouverte d'un vernis spécial.
Les positives sont enveloppées d'un tissu d'amiante inattaquable
à l'acide et qui, s'opposant à la chute de matière active, empêche la
550
LES AOCUMULA.TEURS ÉLECTRIQUES
î
■|i
1
J-
i
I I
I I
1!
Ji
FiG. 232, 233 et 234. — Élément T. E. M. pour bateaux.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 551
formation des coarts-circuits et augmente là durée. Les séparateurs
sont constitués par des quadrillages en ébonite permettant la libre
circulation de Télectrolyte et le dégagement facile des gaz.
L'ensemble des électrodes est supporté par des tasseaux en ébonite
posés sur le fond du bac. Des ferrures qui entourent la caisse en
bois consolident celle-ci et permettent de soulever les éléments.
Elles contribuent en même temps à assurer la fermeture étanche
du couvercle ainsi que le montrent les figures. Les plaques de même
polarité sont ici réunies entre elles par un boulon. '
Acoumalateurs Tador (Société française de rAocumolateur Tador).
— i<^ Plaques, — En 1892, la Société construisait des plaques posi-
tives du type mixte. Chaque plaque compor-
tait un certain nombre de plaques unitaires
soudées dans un cadre» comme on le voit
sur la figure 238. Les plaques unitaires, en
nombre variable avec la capacité désirée,
avaient comme dimensions : hauteur,
141) millimètres ; largeur, 135 millimètres ; ancienne plaque Tudor.
épaisseur, 13'"',5. Elles étaient constituées
par un quadrillage coulé en plomb doux, muni de nervures hori-
zontales fines et rapprochées et de nervures verticales plus espa-
cées ; la figure 235 montre la coupe d*une de ces plaques.
Ces plaques, d*abord soumises à une formation Planté, étaient
ensuite garnies de matière active, de sorte qu'elles fonctionnaient
comme des plaques du type mixte. Une plaque unitaire pesait
1.740 grammes vide et 2.050 grammes après empàtage. Les capa-
cités d'une telle plaque étaient les suivantes :
Durée de la dicharf^e Intensité Capacité
en heures en ampères en ampéres-heures
3 6,0 18,0
6 3,7 22,2
10 2,5 25,0
Actuellement, les positives sont du type Planté; la forme dû qua-
drillage coulé en plomb doux est sensiblement la même que dans
le cas précédent, mais il n'y a plus de plaques unitaires, toutes les
plaques des différentes grandeurs étant coulées d'une seule pièce.
De plus, les quadrillages ne sont plu$ empâtés, mais soumis unique-
ment à la formation Planté. . . / .
552
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La figure ^6 représente une plaque de ce type rendue aussi légère
que possible en vue des applications à la traction. La plaque, qui a
FiG. 236. — Positive Tudor de traction,
ici 180 millimètres de hauteur, 160 millimètres de largeur et 8 mil-
FiG. 237. — Négative Tudor.
limètres d'épaisseur, possède 140 fines nervures horizontales et
17 nervures verticales, dont 2 un peu plus épaisses que les autres
Monographie des accumulateurs
553
pour assurer une meilleure répartition du courant. Son poids est de
1*«,8. La surface totale apparente de la plaque étant 5'*"^,8, sa sur-
face totale active est de 45 décimètres carrés, ce qui correspond à
un développement de surface de :
12-
5,8
= 7,76»
Les plaques négatives sont du type Faure. Elles sont constituées
par une grille en plomb antimonieux ayant la forme indiquée par la
FiG. 238. — Ancien montage d'élément Tudor à poste fixe.
figure 237. La plaque, de dimensions : hauteur, 180 millimètres ;
largeur, 160 millimètres; épaisseur, 5 millimètres, comporte ici
environ 900 alvéoles de 3 millimètres de hauteur et 10 millimètres de
largeur, répartis en seize rangées verticales. Elle pèse 1^',16, dont
0''«,3 de grille et 0*^,86 de matière active empâtée à base de minium
et de litharge.
2* Éléments. — Les éléments Tudor sont surtout employés dans les
applications à poste fixe. On en fait aussi des éléments transpor-
tables dans les cas où on n^exige pas une grande légèreté.
a) Éléments a postk fixe. — Les éléments composés d'électrodes
positives à plaques unitaires (type 1892) étaient montés comme l'in-
dique la ligure 238. Le bac est en bois plombé ; chaque électrode
5r*fr LES ACCIMCLATEURS ÉLECTBIQUE^
repose par toate sa tranche inférieare sar ane lame de Terre disposée
sar champ dans le prolongement de la plaque et maintenue Tertica-
lement dans un châssis à rainures. Des tubes retenus entre les plaques
et en leur milieu maintiennent Técartement de celles-ci. Les plaques
sont réunies entre elles par de grosses barrettes en plomb auxquelles
elles sont soudées à la soudure autogène.
Actuellement, le montage est un peu différent. Les plaques, tou-
jours isolées entre elles à l'aide de tubes de verre, sont supportées
par des dalles en Terre sur lesquelles elles reposent par des épaule-
menu qu'elles portent à leurs extrémités supérieures. Ces dalles
sont disposées contre les parois Terticales du bac.
Le tableau sutTant indique les constantes relatives à deux élé-
ments à poste fixe, l'un monté dans un bac en Terre et Tautre dans
un bac en bois plombé.
Nature du bac
Dimensions extérieures du bac, en
millimètres :
Longueur
Largeur
Hauteur
Encombrement total, y compris iso-
lateurs et intervalles entre 2 bacs,
en millimètres :
Longueur
Largeur
Hauteur
Poids approximatif de Télément sans
acide avec connexions et emballage,
en kilogrammes 79 306
Poids de Teau acidulée de densité 1,18,
en kilogrammes 20,1 89,7
Capacités, en ampères-heures, aux dif-
férents r<'^gimes :
Eléments à décharge lente :
10 heures.
7Vi
5 heures.
3 —
Éléments à décharge rapide :
■ 3 heures.
2
1 —
Intensité maxima de charge, en am-
pères :
Décharges lentes
Décharges rapides
TfPe
^réiteot
M. 4 et AM
4
R. 10
et AR. 10
verre
bois plombé
242
412
219
600
460
575
262
450
255
606
535
700
240
1.200
220
i.lOO
200
i.OOO
180
900
168
840
144
720
120
600
40
200
60
300
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 555
Ces éléments se rapportent aux batteries d'éclairage ou aux batte-
ries de secours. Pour les batteries-tampons, les plaques sont un pe u
plus rapprochées de façon à diminuer la résistance intérieure.
b) Eléments de traction bt éléments transportables. — Les
plaques des types représentés en figures 236 et 237 sont montées
dans des bacs en ébonite portant des saillies sur les faces externes,
de façon à assurer des intervalles suffisants entre eux.
Pour le montage, les négatives sont soudées entre elles et forment
bloc. A cet effet, elles portent à chaque angle supérieur {fîg, 237) des
projections rectangulaires sur lesquelles on soude latéralement les
barres de connexion. A la partie inférieure, les négatives possèdent
deux autres projections latérales sur lesquelles sont soudées deux
lames de plomb qui servent de pieds au bloc et reposent sur deux
tasseaux en ébonite fixés au fond du bac.
Dans ce bloc négatif, on intercale les positives qui sont suspen-
dues à Taide de deux baguettes cylindriques en ébonite que Ton
introduit dans les œillets {fig, 236) des positives et qui reposent dans
les échancrures correspondantes (fig. 237) des négatives.
Les plaques positives qui possèdent une queue de prise de courant
en leur milieu sont également réunies entre elles par soudure. A leurs
angles inférieurs se trouve une échancrure rectangulaire qui a pour
but d'empêcher le contact des positives avec les bandes qui réunissent
les négatives dans le bas. ^
L'isolement des plaques entre elles est assuré par des tubes de
verre retenus en place par les saillies que portent les quadrillages
négatifs et qu'on remarque sur la figure 237.
Le tableau suivant indique les constantes d'un élémentde ce typed'une
capacité de 120 ampères-heures au régime de cinq heures, d'après les
résultats du Concours d'Accumulateurs de l'Autotnobile-Club en 1898.
Nombre de plaques 5 positives et 6 négatives
Dimensions des plaques, en mm. :
Hauteur 180
largeur i60
Épaisseur 8 (-t-) et 5 ( — )
Dimensions extérieures du bac, en mm. :
Hauteur 275
Longueur 185
Largeur 155
Poids des électrodes, en kilogrammes :
Positives 9 »
Négatives 6,96
Total 15,96
556 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Poids d'acide de densité 1,2, en kilogrammes. 3 »
Poids total de Télément, en kilogrammes. . . 21,5
Capacité, en ampères-heures, au régime de
5 heures 120
Pour les accumulateurs d'allumage, les bacs sont en celluloïd.
Voici quelques constantes relatives à un élément de ce type :
Tvpede
Dimensions extérieures de l'élément, en millimètres : b 3
Hauteur (bornes comprises) 165
Longueur 86
Largeur 118
Capacité, en ampères-heures 60
Intensité maxima de charge, en ampères 15
Accumulateurs Hajert de la Compagnie française des Aocumiila-
teurs électrique8« Union ». — 1* Plaques. — a) Plaqub positive. — Ce
qui caractérise cet accumulateur, c'est surtout la construction de la
plaque positive.
Cette plaque est du type Planté et est fabriquée en plomb pur
laminé. Comme forme, elle tient de la plaque Tudor et est comme
elle constituée d'une âme munie de chaque côté de nervures perpen-
diculaires. Mais, dans le but d'augmenter la surface active, le nombre
et la finesse des nervures ont été considérablement augmentés. C'est
ainsi que pour le type à décharge de une heure à trois heures, les
nervures ont0'"™,6 de largeur et 5™'",5 de profondeur, et entre chaque
nervure il n'y a que 0"",4 d'intervalle. La plaque présente alors
l'aspect lamelle delà partie inférieure dune tête dechampignon,ainsi
que le montre la figure 239. La figure 240 donne une coupe
agrandie de la plaque; on voit que les nervures actives ont sensi-
blement même section à la base et à la surface.
Pour les décharges de un quart d'heure à une heure, les nervures
sont encore plus rapprochées et plus fines, ainsi qu'il résulte du
tableau comparatif suivant * :
Décharge Déehar^
en 1 /4 à 1 h. en 1 à 3 h.
Nombre de nervures par centimètre 15 10
Profondeur des nei-vures, en millimètres 4,5 5,5
Epaisseur de Tûme de la plaque, en millimètres — 1 1
Epaisseur totale de la plaque, en millimètres 10 12
Développement de surface 14,25 12
Poids par décimètre carré de plaque, en grammes. 660 780
1. Eleklrofechn. Zeilschr., t. XX, p. 183; 9 novembre 1899.
MONOCfRAPHIE DES ACCUMULATEURS
On a appelé ici le développement de surface le rapport entre la
surface totale active et la surface apparente de la plaque obtenue par
le produit de sa hauteur par sa largeur.
FiG, 239. ~ Plaque positive Union.
Pour Tobtention de cette plaque, un procédé de fabrication spécial
Fio. 240. — Coupe agrandie de la positive Union.
était nécessaire, car le procédé par coulée ne permet guère de dépas-
ser 8 ou 9 comme développement de surface.
Le D' Majert façonne sa plaque mécaniquement ; il [prend Jpour
558
J.ES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES'
FiG. 241.— Outil taillant une plaque.
cela une plaque en plomb doux laminé qu'un outil spécial en acier
vient attaquer obliquement; il se détache ainsi par un déplacement
relatif de Toutil et de la
plaque un copeau mince qui
adhère à Tâme par sa base.
Par suite de sa forme, l'ou-
til, continuant sa course
dans la rainure ainsi créée,
relève perpendiculairement
le copeau détaché, ainsi
qu'onlevoitsurlafigure24i.
L'outil agit ainsi à la fa-
çon d'une charrue ; en le fai-
sant avancer d'une quantité
correspondante^ à l'inter-
valle de deux lamelles, on
obtient des sillons très ré-
guliers et d'une grande finesse. Ce qui distingue les plaques ainsi
fabriquées des plaques coulées, c'est le parallélisme des deux côtés
de la lamelle, qui ne s'obtient pas dans la méthode par coulée où on
est obligé de donner à la nervure une forme conique pour faciliter
le démoulage^. •
La machine Majert-Berg employée au travail des positives est une
sorte d'étau limeur {fig, 242). L'outil est mobile et son axe est per-
pendiculaire au plan de la plaque. Tout à côté de lui se meut un petit
galet d'acier qui vient exercer sur la plaque une pression réglable
afin de rendre rigoureusement plane la partie à travailler; on évite
ainsi les déchirures du métal.
Le plateau qui supporte la plaque peut être soumis à trois mouve-
ments différents: il peut être déplacé verticalement, de façon à faire
varier à volonté la profondeur du sillon ; il peut tourner dans un plan
horizontal, ce qui a pour but de faire varier l'inclinaison des sillons
par rapport aux bords de la plaque. Un troisième mouvement alter-
natif et automatique, perpendiculaire au déplacement de l'outil,
fait avancer le plateau après chaque course de l'outil de la longueur
correspondante à l'intervalle de deux sillons.
Lorsqu'un côté de la plaque est terminé, on retourne celle-ci pour
1. En outre, d'après les constructeurs, le plomb serait ainsi plus homogène et;
en service, se peroxyderait plus régulièrement.
MONOGRAPHIE DES AœUMULATEURS
559
travailler le deuxième côté, et Toutil est réglé de telle façon que, dans
le taillage, les sillons laissent intacte la partie centrale de la plaque ;
il en résulte une âme de 1 à 2 millimètres qui assure à La plaque une
certaine rigidité. Dans letaillage des plaques, on laisse un rebord de
chaque côté, ce rebord étant placé d^^un côlé §ur une des faces, et de
Tautre côté sur l'autre face.
Fio. 242. — Machine Majert-Berg à tailler les plaques.
Au début, les sillons étaient inclinés et faisaient avec le bord hori-
zontal delà plaque un angle de 70^; de plus, les sillons d'un côté
croisaient ceux de Tautre côté de façon à augmenter la rigidité de la
plaque. Pour les nouveaux types de plaques, ce croisement a été aban-
donné et des deux côtés les sillons sont tracés horizontalement.
Les machines sont fabriquées en différentes grandeurs. Pour des
plaques ayant jusqu'à 9**"^ = 3**" x S**", l'outil peut faire 90 courses,
aller et retour, par minute.
D'après les constructeurs, il suffit ainside 253 secondes pour tailler
les 380 lamelles sur un côté d'une plaque type A5 de 5'^'"*,3 de surface
de base, soit en chiffres ronds 500 secondes pour les deux côtés; en
560 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
y comprenant le temps de mise en place, on arrive à un temps total
de 10 minâtes par plaque. Par journée de travail de 10 heures, une
machine pourrait ainsi fabriquer 60 plaques de ce type. Comme
un ouvrier peut conduire deux machines, la production devient
1^ plaques par ouvrier et par jour, c[ui est comparable à celle obte-
nue par coulée.
Fio. 243. — Plaque négative Union.
b) Plaque négative. — La plaque négative employée ici est du type
Faure ; le support est constitué par une grille qui présente deux
formes différentes, Tune pour les batteries à poste fixe, l'autre pour
les batteries transportables.
La plaque du premier type, représentée en figure 243, porte un
cadre et un certain nombre de montants verticaux qui sont reliés
entre eux par des nervures obliques plates dont l'obliquité se fait de
sens inverse d'un intervalle à l'autre. Ces nervures sont, de plus,
inclinées d'un côté de la plaque à l'autre, à la façon des lames de
jalousies.
L'autre plaque négative, représentée par la figure 244, est formée
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIJVTEURS
ii61
de nervures horizontales et verticales se croisant rectangalairement ;
ces nervures ont au milieu de la plaque une épaisseur plus forte qu'à
la surface, ce qui donne aux pastilles empâtées une forme de coin.
Afin de mieux retenir ces pastilles, la plaque ainsi fabriquée est
alors laminée de façon à relever des deux côtés les nervures horizon-
tales. Les figures 245 et 246, qui donnent les coupes de la plaque
avant et après laminage, montrent bien Teffet de cette opéra-
tion.
Les plaques ainsi obtenues sont empâtées à la façon ordinaire ; le
mélange est ici constitué par de la litharge chimiquement pure, de
Tacide sulfurique et un liant spécial.
iflfiiM^
rtfltffltenth
Fio. 244.
Autre type de négative Union.
FiG. 243 et 246. — Coupe de la négative
avant et après laminage.
c) FonMATioN. — La formation des plaques se fait séparément, pour
les deux électrodes. A cet effet, les positives d'une part et les néga-
tives d'autre part sont montées en éléments en regard de contre-
électrodes, puis chargées. Cette double opération est effectuée en
vue de purifier les plaques et d'empêcher, par exemple, les traces
de chlore que renferme toujours la matière négative de se rendre sur
les plaques positives. Le liquide de formation de ces dernières est
de l'acide sulfurique étendu sans addition d'aucun corps étranger ;
c'est donc la formation Planté ordinaire.
Les accumulateurs Majert ont été d'abord fabriqués en Allemagne,
à Oberschœneweide, près de Berlin, par la « Accumulatorenwerk
Oberspree Aktiengesellschaft ».
Ils sont construits en France par la Compagnie française des Accu-
mulateurs électriques « Union ». Dans les machines spéciales à
36
502
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
tailler les positives qu'emploie cette Compagaîe, c'est Toutil qai
possède le déplacement vertical qu'on règle à volonté pour donner
^«a.
/*Zspe
Fio. 247. — Elément Union.
au sillon la profondeur voulue ; de plus, le plateau qui supporte] la
plaque n'est plus mobile auti)ur d'un axe dans un plan horizontal, les
n- -
3j:^:^d ïr^-'^'
= 6^
c ï
'Jït^B
î&wûrt
FiG. 248. — Elément Union.
-+ - + -
Fio. 249. — Élément Union.
lamelles étant toutes taillées parallèlement aux bords de la plaque.
La précision de ces machines permettrait de tracer 30 et 35 sillons
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 563
par centimètre et, par suite, d'augmenter jusqu'à 35 fois la surface
apparente.
2** Eléments. — Pour le montage, les plaques sont pourvues de deux
queues recourbées à angle droit ; une de ces queues porte, en outre,
comme le montrent les figures, le talon qui doit être soudé à la bar-
rette de connexion.
Le montage est eiîectué dans des bacs en verre pour les éléments
dont la capacité ne dépasse pas 405 ampères-heures au régime de
trois heures. Les plaques reposent alors directement sur les bords
du bac en verre.
Pour les éléments plus gros, les bacs sont en bois plombé et les
plaques reposent par leurs queues sur des dalles de verre dépassant
le bac à la partie supérieure et maintenues en bas dans la rainure
d'une semelle en plomb.
L'écartement des plaques est assuré par des tubes de verre. Les
tubes du milieu sont engagés dans une rainure creusée dans la ner-
vure verticale médiane des négatives ; ils reposent au fond sur une
semelle en plomb perforée. Les tubes latéraux sont soutenus à leur
partie supérieure par des griffes placées sur les queues des plaques
positives. Dans les gros éléments on place quatre tubes par inter-
valle et les deux tubes du milieu sont maintenus verticaux entre deux
tubes placés horizontalement sur la partie supérieure des plaques
et réunis par des cavaliers en plomb.
L'ensemble des plaques est serré par des ressorts en plomb anti-
monieux qui s'appuient, d'une part, sur la paroi du bac, et, d'autre
part, sur la négative extrême, par l'intermédiaire de tubes en
yerre.
On donne aux négatives extrêmes une épaisseur moitié de celle des
autres.
Les éléments sont reliés entre eux par des barres de connexion en
plomb en forme de trapèze plein pour les petits éléments et de tra-
pèze évidé à là partie inférieure pour les gros. Les queues des
plaques sont reliées par soudure à cette barre de connexion, ainsi
que le montrent les figures 247, 248, 249, qui donnent en outre les
différents autres détails de montage. La figure 247 est une cou^e
en élévation dans le sens des plaques; la figure 248, une coupe trans-
versale, et la figure 249, une coupe en plan, d'un élément à cinq
plaques.
Voici quelles sont les principales valeurs caractéristiques de deux
types d'éléments pour batteries stationnaires :
564
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Type
de réiément
Nature du bac
4Rg6
verre
380
4R6
verre
380
8Rk15
bois
plombé
640
8R15
bois
Encombrement dç Télé-
ment, en millimètres :
Hauteur
plombé
640
Largeur
Longueur
Nombre de plaques
Poids approximatif de Té-
lément emballé, sans
275
281
4+et5 —
275
281
4-f et5-
500
581
- 8+et9 —
500
581
84-et9 —
acide, en kilogrammes.
64
64
377
377
Volume d'eau acidulée à
21° B., en litres
20
20
95
95
Capacités aux différents
régimes, en ampères-
heures :
10 heures
240
220
200
180
168
144
120
1.2i8
1.144
1.040
936
7,5 —
5 —
3 —
876
2 —
752
1 —
624
Intensité maximu de
charge, en ampères —
60
72
309
376
Les éléments Rg sont employés pour les décharges lentes et les
éléments R pour les décharges plus rapides.
Pour les éléments de traction (tramways), le montage est effectué
dans des bacs en ébonite. Voici quelles sont les principales cons-
tantes d'un de ces éléments :
Type de réiément
iA6
Dimensions extérieures de l'élément, en millimètres
Hauteur
Largeur 55
Longueur 270
Dimensions des plaques positives, en millimètres :
Hauteur
Largeur
Epaisseur
Poids, en kilogrammes, de l'élément sans acide. . . .
— — de l'aride à 21° B
— — total de l'élément
Capacités, en ampères-heures, aux différents ré-
gimes :
1 heure
0\75
0 ,50
0 ,25
Intensité maxima de charge, en ampères
480
320
225
14
15,474
2,81
18,284
37
33
29
23
48
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 565
Dans ces éléments, les positives renferment par centimètre 8 sillons
de 5"*", 5 de profondeur.
Accumulateurs Pollak de la Compag^nie g^énérale électrique de
Nancy. — i** Plaques. — Les plaques construites par cette Compagnie
sont du type mixte ou du type Planté. La fabrication des plaques
mixtes est la suivante :
* Le plomb pur, après avoir été laminé en bandes d'épaisseur uniforme,
est soumis à un deuxième laminage qui a pour eiïet d'augmenter la
surface active des plaques en y imprimant un relief composé d'aspé-
--./.v.vCv,
Fio. 250. Fifî. S.il.
Positive PollalL à décharge. lente. Négative Poiiak.
rites en forme de crochets recourbés, tout en ménageant une âme
massive de i"°",o d'épaisseur et des nervures verticales et horizontales
qui donnent la solidité nécessaire. On produit de cette façon des rubans
ou des bandes qui sont ensuite découpés aux dimensions voulues.
Les figures 250 et 251 montrent Taspect d'un fragment de plaque
ainsi obtenu, la première se rapportant à la positive à décharge lente,
et la deuxième à la négative.
Après avoir décapé les plaques, afin de leur enlever toute trace
d'impureté provenant du laminage, les deux faces sont empâtées de
carbonate de plomb pur. Ce carbonate est réduit en plomb spongieux
par électrolyse dans un bain alcalin.
Les plaques négatives ainsi garnies de plomb réduit restent à cet
état; toutefois on les passe au laminoir afin d'obtenir une épaisseur
bien uniforme.
Quant aux positives, elles sont peroxydées ultérieurement par le
courant.
Les plaques positives, genre Planté, qui sont employées pour les
décharges rapides, sont fabriquées comme les précédentes; mais elles
sont soumises à un laminage spécial qui en développe plus considé-
rablement la surface active, en créant sur les deux côtés de la plaque
566
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
des aspérités beaucoup plus nombreuses, plus fines et plus profondes
que pour les plaques ordinaires.
Elles ne sont pas empâtées, mais subissent une formation élec-
troly tique.
FiG. 252. — Plaque Pollak.
Les queues de prise de courant et de suspension sont soudées après
coup aux plaques.
Pour les plaques à décharge lente, le rapport entre la masse de
matière active et celle de la plaque est de 29 0/0 pour les négatives
et 22,9 0/0 pour les positives.
La figure 252 représente une plaque après empâtage.
2° Eléments. — a) Eléments a poste fixe. — Pour les décharges
lentes, on emploie les positives mixtes [fig, 250) et les négatives
{fig, 254). Peur les décharges rapides, on utilise les positives genre
Planté.
Afin de permettre la dilatation des plaques dans tous les sens, le
montage est fait de la façon suivante : à chaque plaque sont soudées
deux oreilles [fig, 253 et 255) dont Tune sert à relier la plaque et à la
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIATEURS
567
slipporter, tandis que Vautre ne sert qu'à ce dernier usage. Dans
chacune des deux oreilles est pratiquée une mortaise dans laquelle
on introduit un cavalier en plomb muni de deux pointes qui viennent
se placer à Tintérieur des tubes de verre. Ceux-ci supportent ainsi
les plaques, en même temps qu'ils les isolent; ils reposent sur des
ùTf
s X
Urt
II
'j^pârvTMr
FiG. 253. — I^lénient Pollak.
.!
Fio. 255. — Élément Pollak.
FiG. 254. — Élément Pollak.
petites semelles en plomb à la partie inférieure. L'ensemble des
plaques est calé dans le bac à Taide de ressorts en plomb dur (/?^. 254
et 255) constitués par des lames à section demi-circulaire.
Pour les gros éléments dont les bacs sont en bois plombé, chaque
électrode est composée de plusieurs plaques unitaires, deux ou quatre^
Dans le cas d'électrodes à deux plaques, le montage se fait comme
ci-dessus et les deux plaques sont reliées par une bande de plomb en
forme de demi-cercle (Voir fig. 256). Lorsque les électrodes com-
portent quatre plaques, celles-ci sont disposées symétriquement des
568
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
deux côtés d'une bande prismatique de plomb servant à conduire le
courant et avec laquelle elles sont reliées par un des angles supé-
rieurs. Elles sont suspendues, d'autre part, par de forts appendices
sur des tubes de verre qui reposent sur une rainure pratiquée dans
Fio. 256. — Élément Pollak. Fio. 257. — Élément Pollak.
une saillie de la paroi du récipient ; les plaques inférieures appuient
sur des dalles de verre. La figure 257 représente schématiquement
ce montage.
Pour relier les plaques entre elles et pour faire les connexions
entre éléments, on fait usage de barrettes de plomb de profil conve-
nable et on emploie une soudure spéciale inattaquable qui permet
remploi d'un chalumeau quelconque ou d'une lampe de ferblantier.
Dans le tableau suivant, nous avons résumé les principales carac-
téristiques relatives à deux éléments à poste fixe.
Type de l'élémpot
Petit élément Gro» élément
Type de réiément S^ S^
Nature du bac verre bois doublé
Dimensions extérieures du bac, en mil- de plomb
limètres :
Hauteur 380 385
Longueur 205 1 .020
Largeur 280 340
., , j I 17 positives 29 positives
Nombre de plaques \ ,/ . ,. , ^,, , ,.
^ ^ ( et 8 négatives et 30 négatives
Dimensions des plaques, enmlUimètres :
Hauteur 230 230
Largeur 230 230
Épaisseur 7 (+) et 5 , — ) 7 \+) et 5 (— •
Poids de plaques positives, en kilogr. . 21,7 89,9
— — négatives, — .. 10,8 env. 69,6 env.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEUKS 569
Type de Télément
Petit élément Gros élément
Poids total d'électrodes, en kilogr. . 38,5 159,5
— d'eau acidulée à 19*> B. — .. 17 90
— total de Télément 56 324
Capacités, en ampères-heures, aux diffè-
re nts régimes :
10 heures 225 1 .205
8 — 213 1.144
6 — 198 1.080
4 — 180 984
3 — 105 909
Intensité maxima de charge, eu anip.. . 40 226
Pour les décharges rapides, seul le type de la positive diffère et on
emploie la plaque genre Planté au lieu de la plaque mixte. Les élé-
ments ont les mêmes constantes que les précédents. Pour le type R,g
comparable à S,^, on a :
Capacités, en ampères-heures, aux différents régimes :
3 heures 909
2 — 788
1 — 621
Intensité maxima de charge, en ampères 405
b) Eléments transpurtablbs. — Les plaques de ces éléments sont
les mêmes que précédemment; on augmente leur capacité spécifique
en diminuant leur épaisseur.
Les bacs sont en ébonite pour les éléments de traction et en cel-
luloïd pour les éléments d'allumage.
Les plaques reposent sur un tasseau en bois dur possédant trois
nervures [Voiries fig. 258 et 259). Sur la nervure du milieu vient s'ap-
pliquer un cavalier en plomb antimonieux soudé à la partie inférieure
des plaques. On évite ainsi les déplacements latéraux. Les plaques
sont isolées entre elles par des séparateurs en ébonite perforée munis
de nervures verticales.
A la partie supérieure de chacune des plaques est soudée une
bande mince en plomb. Ces bandes sont repliées comme l'indique la
figure 359 et assemblées extérieurement par un boulon en bronze sur
lequel on vient serrer également les connexions en câble souple
d'élément à élément.
Le bac possède deux couvercles en ébonite et Técartement de ces
deux couvercles est maintenu par une lame mince en ébonite disposée
570
LES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
sur champ et formant ressort sur les parois du bac. Ces deux cou-
vercles, qui laissent passer les queues de connexions, portent au milieu
une ouverture circulaire pour le dégagement gazeux. L'ouverture
Fio. 258 et 259. — Élément transportable Pollak.
supérieure est munie d'un bouchon en caoutchouc percé d'un trou.
Nous donnons ci-dessous les constantes relatives à un élément de
ce type utilisé pour la traction ou pour l'éclairage des trains.
Tj^M de réltimeot
Dimensions extérieures du bac, en milli-
mètres :
Hauteur 280
Longueur 182
Largeur 90
Nombre de plaques 4 positives et 5 négatives
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 180
Largeur 180
Épaisseur 5 (+ et — )
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 571
Type de l'élément
Poids d'une plaque positive, en kilogr. :
Quadrillage 1 ,40
Matière active 0,42
Poids d'une plaque négative, en kilogr. :
Quadrillage 1 ,00
Matière active 0,40
Poids de plaques positives, en kilogr 7,28
— — négatives, en kilogr 5,60 environ
— total d'électrodes, en kilogi* 12,88
— d'eau acidulée à 23« B., en kilogr. . 2,90
— total de l'élément, en kilogr 16
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
5 heures 80
4 — 75
3 — 68
2 — 60
1 — 48
Voici, d'autre part, quelques chiffres relatifs à un élément d inllam-
mation monté dans un bac en celluloïd :
Type do rélémenl
Ni
Dimensions extérieures du bac, en millimètres :
Longueur 80
Largeur iOO
Hauteur 1 75
Poids de l'élément complet avec acide à 21'» B., en kilogr 2,5
Capacité, en ampères-heures, au régime de 5 heures 40
Intensité maxima du courant de charge, en ampères 12
Ces accumulateurs sont aussi fabriqués par V « Accumulatoren-
Werke System Pollak A. G. », en Allemagne, à Francfort-sur-Mein,
et en Autriche, à Vienne.
Accumidateiirs Fulmen (Société nouvelle de rAcoumulateur Fulmen).
— Les premiers accumulateurs Fulmen étaient du type Tommasi.
Chaque plaque positive ou négative était constituée, comme le
montre la figure 260, par une grille en plomb antimonieux placée
dans une enveloppe en celluloïd perforé, l'espace intermédiaire étant
rempli de matière active.
La gaine était obtenue en repliant sur un mandrin en fer une feuille
de celluloïd ramollie par trempage dans Teau chaude; on soudait
ensuite les deux bords de la feuille à Taide d'une dissolution de cel-
572
LES ACCUMCLATELRS ÉLECTRIQUES
luloîd dans Tacétone ou dans Tacide acétique. I.e fond de la gaine
était en celluloïd plein et soudé de la même manière.
Le montage se faisait comme il est représenté en figure 261 ; le
bac est en celluloïd ou en bois garni intérieurement de celluloïd.
Entre les plaques sont placés des séparateurs en celluloïd.
Fio. 260. — Plaque TommasL
FiG. 261.— Élément Tommasi.
Actuellement, la Société Fulmen fabrique les plaques représentées
en figures 262 et 263. Ces plaques sont spécialement destinées aux
éléments transportables. La figure 262 représente la grille positive.
Elle est formée par la superposition de deux grilles identiques dont
les nervures ont une section en forme de trapèze. Dans l'assemblage,
ce sont les petites bases des trapèzes qui sont accolées. La grande
base du trapèze a environ 3 millimètres.
Dans une plaque ayant 180 millimètres de hauteur et 100 milli-
mètres de largeur, il y a trente pastilles de matière active, perforées
chacune de huit trous, et ayant comme dimensions 25"°^, 5 de hauteur
et 16"", 5 de largeur.
L'épaisseur de la plaque est de 4 millimètres. D'un poids total de
445 grammes, cette plaque positive renferme 160 grammes de grille
et 285 grammes de matière active.
La plaque négative représentée en figure 263 a son quadrillage
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATKUHS
""^^^^ Fio. 262. - Positive Fulmen.
iOIlBBBlBBa
laiBiB ""■"""
IBBBiiBi
la
"^o^-X Fr„. iC. - Ni^gnlive Fulti
574 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
constitué delà même façon que le quadrillage positif, avec cettedifTé-
rence qu'il n'y a pas de congé de renforcement aux points de croise-
ment des nervures verticales et horizontales. En outre, chacun des
trente alvéoles de la plaque porte a sa surface un quadrillage très
léger, de 0'""',5 d*épaisseur, qui divise ainsi la surface de chaque pas-
tille en douze parties égales. La matière active possède également
des perforations, comme l'indique la figure. La plaque négative, de
dimensions 180 millimètres de hauteur, 100 millimètres de largeur
et 4 millimètres d'épaisseur, pèse 440 grammes, dont 180 grammes
de quadrillage et 260 grammes de matière active.
Les éléments de traction (type B) sont montés avec bacs en ébonite
unie. Les plaques reposent sur des tasseaux à section trapézoïdale
dont la grande base est en caoutchouc dur et la petite base, celle qui
supporte les plaques, en caoutchouc souple.
L'écartement des plaques est assuré par des séparateurs en ébonite
ondulée et perforée. Le bac est fermé par un couvercle en ébonite
percé de deux trous qui laissent passer les queues de prise de courant
et d'un troisième trou central fermé par un bouchon et qui sert au
remplissage et à l'évacuation des gaz.
Les éléments sont réunis entre eux par des lames de clinquant, en
cuivre rouge, qui sont serrées sur les queues de prise de courant par
des boulons en cuivre; ceux-ci «ont enduits de vaseline pour les pro-
téger des projections acides.
Le tableau suivant ' donne les principales constantes d'un élément
pour traction des automobiles.
Type de
l'élémeot
B27
Nombre de plaques :
Positives. 13
Négatives 14
Dimensions extérieures du bac, en millimètres :
Longueur 226
Largeur 113
Hauteur 2r>0
Hauteur totale d'encombrement, en millimètres 285
Poids total de l'élément, en kilogrammes 16,7
Capacités, en ampères-heures, aux différents régimes :
8 heures 229
4 — 187
2 — 174
1. Éclairage éledrique, t. XXV, p. H2 ; 27 octobre 1900.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
575
Les éléments des séries A et T qui conviennent aux petites appli-
cations possèdent des plaques du même type que ci-dessus, mais de
dimensions différentes.
Ajoutons que la Société nouvelle de Taccumulateur Fulmen a
entrepris récemment la fabrication des plaques d*Arsonval-Vaugeois
décrites à la page 579.
Accumulateurs Blot. — La Compagnie des accumulateurs Blot
construit dans son usine de Boves des plaques à grande surface, la
positive et la négative étant du même type.
Fio. 264.
Constitution d'une navette Blot.
Fio. 265.
Plaque Blot.
i^ Plaques, — Les plaques sont constituées par une série de navettes
composées, comme le montre la figure 264, d'une âme aa autour de
laquelle sont enroulés deux rubans de plomb pur ayant environ
Qmm 5 d'épaisseur; Tun de ces rubans D est gaufré et ondulé, Tautre C
est gaufré seulement. L'ondulation a pour but d'empêcher les surfaces
actives de se masquer. Les âmes des navettes sont en plomb antimo-
nieux et soudées, comme le montre la figure 265, à un cadre également
en plomb antimonieux. La plaque représentée ici est du type demi-
576 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIOUES
unitaire, elle a comme dimensions : hauteur, 225 millimètres (queue
non comprise ; largeur, 131 millimètres (crochets non compris ;
épaisseur, 10 millimètres, [.a surface totale active de cette plaque
est 50 décimètres carrés f]e plomb ayant 0"",5 d'épaisseur).
Son poids est de 1.500 grammes environ. La plaque comporte
l'iG. 200. — Plaque Blot à navettes horizontales.
quatre demi-navettes, les navettes étant sciées par leur milieu après
Tenroulement des rubans. Les soudures S sont en plomb antimonieux,
elles maintiennent les âmes des navettes sur le cadre MNOP; les
soudures S\ également en plomb antimonieux, assurent la répartition
du courant sur tous les rubans.
Afin de permettre la libre dilatation des navettes, on ménage un
intervalle entre elles, ainsi qu'entre leur extrémité inférieure et le
cadre ; une traverse S*' maintient les navettes dans le plan de la plaque.
Dans les plaques négatives, lorsque la navette est sciée, on enlève
l'âme qui n'est pas nécessaire dans ce cas.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
577
Pour les plaques positives de traction, afin de diminuer le poids,
on enlève également Tàme de la navette et on dispose les navettes
horizontalement dans le cadre. En outre, on supprime la traverse
inférieure S"" de la figure 265. La figure 266 montre la disposition
employée, les navettes ayant ici 105 millimètres de longueur et une
surface active de 5 décimètres carrés chacune.
Fio. 267. — Cadre de montage.
2<> Éléments. — Le montage des éléments à poste fixe se fait soit
avec bacs en verre, soit avec bacs en bois plombé. Les plaques sont
suspendues par leurs crochets
supérieurs à Taide d*un double
cadre ce en plomb antimonieux
[fig, 267) dont les deux parties
sont maintenues à Técartement
désiré par deux tiges de
plomb t filetées, fixées par les
boutons b, A leurs extrémités
inférieures, ces deux cadres
portent des encoches e dans
lesquelles on introduit des
lames de verre v. C'est sur
ces lames que viennent repo-
ser les plaques par leurs cro-
chets supérieurs. Le support
ainsi constitué repose direc-
tement sur les bords du bac,
ainsi qu'il est représenté en figure 268. L'écartement des plaques
est assuré au moyen de tubes de verre qui sont maintenus en haut
par deux petites lames de verre posées sur les cadres des plaques.
Les plaques de même polarité sont reliées entre elles par soudure
autogène des queues de plaques à une barrette en plomb antimonieux.
37
Fio. 268. — Élément Blot.
578
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Pour les gros éléments, le montage, avec bacs en bois plombé, est
différent. Les plaques reposent ici directement par leurs crochets
supérieurs sur des dalles de verre légèrement inclinées et qui sont
maintenues à leur partie inférieure dans la rainure de semelles en
plomb posées sur le fond du bac.
Le tableau suivant^ donne quelques constantes relatives à ces élé-
ments.
Typ« de réiément
B8
Nombre et type de plaques 9 plaques
type
unitaire (U)
Nature du bac verre
Dimensions d'encombrement de Téié-
ment, en millimètres :
Longueur 280
Largeur 350
Hauteur 420
Poids, en kilogrammes :
Des plaques 30,6
De Tacide à 26» B 26,3
De réiément complet 69,6
Capacités, en ampères-heures, aux diffé-
rents régimes :
10 heures ^ 224
8 — 218
5 — .- 200
3 — 168
1 — 90
0,5 — 56
Intensité de charge, en ampères 24,6
C18
21 plaques
type double
unitaire (2U)
bois plombé
570
' 530
128,1
130
322,2
.120
.090
.000
840
450
280
123,2
Dans les éléments de traction, les plaques reposent directement
sur un cadre en éhonite, placé au fond du bac. Pour maintenir Técar-
tement entre les plaques, on fait usage de séparateurs en ébonite
perforée et ondulée^
Le bac est en ébonite et porte extérieurement des nervures sur ses
faces latérales. Un couvercle en ébonite entre à frottement dur dans
le bac ; ce couvercle est percé de trois trous, dont deux pour les con-
nexions et un pour le dégagement des gaz. Les plaques de même
polarité sont soudées à une barrette en plomb.
La Société de TAccumulateur Blot et celle de TAccumulateur
1. Éclairage électrique, t. XXV, p. 142 ; 21 octobre 1900.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 579
Fulmen ont construit, il y a quelques années, des éléments mixtes
Blot-Fulmen dans lesquels les positives sont de la première Société
et les négatives de la seconde (Voir p. 572). Dans ces éléments, pro*
posés pour la traction, le montage est le même que celui des éléments
Blot transportables. Les éléments sont réunis entre eux par des
lames de clinquant serrées sur les queues de connexion par des
boulons. Ces pièces sont vaselinées après montage afm de retarder
leur attaque.
Nous avons réuni ci-dessous quelques caractéristiques d'un de ces
éléments.
Type
CI5
Nombre de plaques 15
Dimensions extérieures :
Longueur 171
Largeur 137
Hauteur (connexions comprises) 320
Hauteur 280
Poids total de Télément, en kilogrammes 17,7
Capacités, en ampères-heures, aux différents régimes :
8 heures 168
4 — 154
2 — 126
Les 6gures269, 270 et 271 représentent, d'après Forest et Noalhat,
un élément Blot pour sous-marin. Les plaques, supportées par des
tasseaux en ébonite, sont réunies par une barrette portant les prises
de courant qui seules traversent le couvercle. Toutes les autres dis-
positions sont semblables à celles de l'élément T. E. M., décrit
page 549.
La Compagnie des Accumulateurs Blot fabrique depuis 1901 des
plaques à grande surface, d'après le procédé d'Arsonval et Vaugeoîs^
Ce procédé consiste à employer du plomb convenablement chauffé,
sans toutefois l'amener à son point de fusion, et, à l'aide d'une pres-
sion élevée (pouvant atteindre 2.000 kilogrammes par centimètre
carré), à la forcer à passer dans des filières spéciales composées, en
principe, de deux peignes dont les dents sont en regard. Chaque
peigne est constitué soit par des lamelles minces enfilées sur une
tige et espacées par interposition de lamelles plus petites, soit par
1. Brevet français 306638, du 29 mars 1901.
580
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
FiG. 269, 270 et 271. — Élément Blot pour sous-marin.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
581
des vis à filet profond triangulaire ou carré. La figure 272 représente
' la disposition adoptée ; la figure 273 est une coupe par AB, a est le
cadre; h sont des lamelles minces en acier ou autre métal qu'on
enfile sur les tiges e. Des lamelles plus petites d maintiennent Fécar-
tement. Le serrage est obtenu à Taide des joues e et g^ de la cale f
et de la vis de serrage h.
Avec ce dispositif, on obtient des plaques ayant le profil donné
par la figure 274.
JUUUUL
iniM
vwvw
Fio. 272, 273, 274 et 275. — Filière et profils de plaques d'Arsonval et Vaugeois.
Un autre système de filière comprend deux pas de vis en
regard. Avec le pas triangulaire, on obtient le profil représenté en
figure 275.
La presse employée produit un long ruban sans fin ayant le profil
désiré. Ce ruban est découpé en morceaux qui sont soudés ensuite
dans Içs cadres de forme appropriée, par la soudure électrique.
En général, les bandes sont disposées horizontalement et le côté
opposé à la soudure est libre pour ne pas gêner rallongement. Dans
le même but, entre deux bandes, on ménage un intervalle, dans le
sens vertical.
Aocumulateurs Bœse. — Accumulateurs Dinin. — La plaque Bœse
est une plaque à oxydes rapportés, du type à cadre. Elle est cons-
tituée, comme le montre la figure 276, d'une pastille de matière active
entourée d*un cadre rectangulaire qui sert de conducteur.
582
LES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
Ce qui caractérise principalement la plaque, c'est le procédé de
fabrication de la matière active. D'après le brevet Bœse, qui date
de i89i, on part du minium pour les positives et d'un mélange de
#:• ■
m
FiG. 276. — Plaque Bœse-Dinin. Fie. 277. — Plaque Bœse-Dinin à poste fixe.
minium et de litharge pour les négatives. On en fait une pâte avec de
Talcool contenant certains carbures d'hydrogène, notamment de
Tanthracène, carbures obtenus
dans la distillation du goudron
de houille. La pâte ainsi prépa-
rée est moulée dans les cadres,
puis perforée d'une grande quan-
tité de petits trous destines à
faciliter le dégagement des gaz.
Les plaques sont séchées dans
une étuve, puis plongées dans un
bain d'acide sulfurique étendu.
La figure 276 se rapporte à une
plaque pour élément transpor-
table; cette plaque a comme di-
mensions iOO X 140 millimètres
et une épaisseur de8 millimètres;
elle pèse 700 grammes.
La figure 277 montre une plaque d'élément à poste fixe composée
de quatre plaques unitaires 1(30 X 110 millimètres réunies dans un
cadre commun.
Ces plaques sont fabriquées à Paris, Berlin, All-Damm, Munich
et Vienne (Autriche^
Fio. 278. — Elément Dinin.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 583
A Paris, la fabrique d*accumulateurs A. Dinia construit trois
types principaux, tous destinés aux applications transportables :
i* avec positives et négatives à grande pastille, système Bœse ;
2** avec positives Bœse et négatives à grille ; 3* avec positives et
négatives à grille.
Le premier type présente la plus grande capacité aux régimes lents
et offre le moins d*actions locales. Les pastilles des plaques sont de
dimensions moindres que celles des premières plaques Bœse ci-
dessus décrites. Elles ont, en général, 35 à 40 centimètres carré de
surface.
Le tableau suivant indique d'ailleurs les principales constantes rel a-
tives à un élément de ce type employé pour Téclairage des trains. Le
bac est en celluloïd de l'"'",5 d'épaisseur. Les plaques sont suspendues
et maintenues à Fécartoment voulu par des crémaillères en celluloïd
soudées aux parois du bac. La figure 278 représente un élément
ainsi monté.
Type
de Télément
D5 8 y Blême Bœse
Dimensions extérieures du bac en celluloïd, en millimètres :
Hauteur 200
Longueur 413
Largeur i78
Nombre de plaques :
Positives 5
Négatives 6
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 140
Largeur 100
Épaisseur des positives '. 8
Épaisseur des négatives 6
Poids, en kilogrammes:
Bac et couvercle 0,352
Plaques positives 3,150
Plaques négatives : 3,030
2 barrettes de connexion et bornes 0,510
Bouchons de caoutchouc 0,042
Acide sulfurique à 28** B. (2.000 centimètres cubes) 2,482
Total 9,566
Capacité, en ampères-heures, aux différents régimes:
25 heures 125
14 — 100
5 — 70
5g4 I-ES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Dans le deuxième type, spécialement créé pour Tallnmage des
moteurs de voitures automobiles, on a conservé les positives Bœse,
mais on a remplacé les négatives par des plaques à grille, les grandes
pastilles des plaques Bœse ne résistant pas aux fortes trépida-
tions.
Le tableau suivant indique les caractéristiques les plus impor-
tantes d*un élément d'inflammation type C, monté dans un bac en
celluloïd de 1"",5 d'épaisseur.
Tjpe de l'^éarat
Dimensions extérieures du bac, en millimètres:
Hauteur 182
Longueur 113
Largeur 82
Nombre de plaques :
Positives Bœse 3
Négatives à grille 4
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 140
Largeur 100
Épaisseur des positives 6
Épaisseur des négatives 4
Poids, en kilogrammes :
Bac et couvercle 0,200
Plaques positives 1 ,500
Plaques négatives 1,400
2 barrettes de connexion et bornes 0,130
3 bouchons de caoutchouc 0,027
Acide à 24» B. (930 centimètres cubes) 1,140
Total 4,397
Hauteur totale de Téiément (bornes comprises), en millimètres. 220
Capacité, en ampères-heures, au régime de 0,5 ampère 60
Dans le poids (500 grammes) des positives de ces éléments, le
cadre entre pour 212 grammes. Les négatives, d'un poids total de
350 grammes, possèdent une grille pesant 180 grammes.
Le troisième type, plus spécialement destiné à la traction, renferme
des plaques à grille comme positives et comme négatives. Ce sont
les seuls éléments que Ton monte parfois avec bacs en ébonite et
séparateurs à nervures et perforés.
Un élément de traction type B, a comme constantes principales
les valeurs suivantes, le bac étant en ébonite de 3 millimètres d'épais-
seur :
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 585
Type
de l'élément
B7
Dimensions extérieures du bac, en millimètres :
Hauteur 250
Longueur 129
Largeur 112
Nombre de plaques :
Positives à grille 7
Négatives — 8
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 180
Largeur 100
Épaisseur (positives et négatives) 4
Poids, en kilogrammes :
Bac et couvercle » 0,853
Plaques positives 3,150
— négatives 3,480
14 séparateurs en ébonite perforée 0,220
2 barrettes de connexion et bornes 0,300
3 bouchons de caoutchouc 0,027
Acide à 24» B. (1 .600 centimètres cubes) 1,920
Total 9,950
Hauteur de l'élément (bornes comprises), en millimètres 290
Capacité en ampères-heures, aux différents régimes :
8 heures 80,5
4 — 73,5
2 — , 59,5
La grille des plaques (la même pour les positives et les négatives)
pèse 180 grammes, alors que le poids total de la plaque atteint
450 grammes pour la positive et 435 grammes pour la négative.
En Allemagne les plaques Bœse sont fabriquées par Y « Accumu-
latoren- und Electricitats-Werke A.-G. » (ancienne maison Bœse et
C®), Cette Société construit aussi des plaques à grande surface
(Voir p. 496) et des plaques à grille. Ces dernières * se composent»
de petites pièces a dont la section montre d'un côté de la plaque un
triangle isocèle et deTautre côté un trapèze. Ces pièces sont rangées
alternativement côté triangle et côté trapèze dans le sens horizontal
aussi bien que dans le sens vertical. Comme la partie triangulaire est
plus longue que la partie trapézoïdale, il en résulte que la plaque
présente Taspect d'une grille ajourée.
1. Brevet allemand 115006, du 7 mars 1900; — addition au brevet allemand
104243, du 16 février 1898.
586 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
C'est ce qu'indiquent nettement les figures ci-contre : 279 repré -
sente la plaque en élévation ; 280, une coupe d'après la ligne AB d e
la figure 279 ; 281 est une coupe suivant CD de la figure 279 ; 282,
une coupe horizontale suivant GH de la figure 279. Enfin, la fi-
gure 284 offre une vue en perspective d'une partie de la plaque.
Cette plaque est obtenue par coulée, et la figure 285 montre une
coupe verticale du moule en deux parties, employé ici .
Acotunulateurs Phénix (Société française des Accumulateurs Phénix
et Société nouvelle des AcoumulateursPhénix). — La Société française
des Accumulateurs Phénix a construit successivement deux types
d'éléments caractérisés par la disposition cylindrique des élec-
trodes.
Dans le type primitif, une électrode élémentaire est formée, comme
l'indique la figure 286, d'une tige en plomb antimonieux ayant
2 millimètres de diamètre et 70 millimètres de hauteur entre les
deux épaulements qu'elle porte en haut et en bas. Cette tige est
recouverte de matière active et le diamètre du cylindre empâté est
de 6 millimètres. L'épaulement supérieur a exactement ce diamètre;
quant à Tépaulement inférieur, il est un pipu plus large et il sert ainsi
d'appui aux rondelles d'ébbnite qui sont enfilées autour de la
matière active de façon à recouvrir complètement toute la hauteur du
cylindre d'empâtage. Ces rondelles ont environ 0""",1 d'épaisseur ;
elles sont découpées dans un tube d'ébonile ayant environ 0*",3 de
largeur d'anneau.
Les électrodes élémentaires négatives sont identiques aux posi-
tives.
Avec ces électrodes élémentaires, on constitue des chapelets de
tiges soudées les unes à la suite des autres de façon à obtenir la
hauteur désirée. Les différents chapelets d'un élément sont montés
•dans le bac en alternant les deux pôles successivement dans chaque
sens. Tous les chapelets positifs sont ensuite réunis en quantité par
soudure à une plaque en plomb antimonieux disposée horizontale-
ment à la partie supérieure, pendant que les chapelets négatifs sont
soudés à une plaque semblable placée un peu au-dessous de la pre-
mière. Cette plaque négative est, en outre, percée de trous pour
le passage des tiges positives.
L'ensemble des électrodes est d'ailleurs maintenu par deux pla-
quettes en ébonite percées de trous pour laisser passer les tiges, et
dont l'une est placée à la partie supérieure, tandis que l'autre se
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
587
FiG. 28(). — Electrode élémentaire Phénix.
588 LES ACCUMULATEURS ÉI^CTRIQUES
trouvée la partie inférieure. Des grains de soudure à rextrémité
inférieure de chaque tige maintiennent les électrodes en place.
La figure S87 montre la disposition du montage. L'élément repré-
senté ici est un élément pour automobiles, monté avec bac enébonite.
Les prises de courant sont constituées simplement par les plaques
collectrices qui sont relevées. L*élément présenté au concours de
TAutomobile-Club en 1898 avait, au point de vue des tiges élémen-
taires, les principales constantes suivantes^ :
Nombre de tiges élémentaires, par chapelet 6
Nombre d'électrodes élémentaires :
Positives 6 X 90 = 510
Négatives 6 X 90 = 540
Longueur de Télectrode élémentaire, en millimètres 70
Diamètre — — — 6
Poids d'une tige, en grammes 4
— de la matière empâtée, en grammes 8
— total de Télectrode élémentaire, en grammes 12
Voici, d'autre part, quelques constantes relatives à un élément
pour automobiles :
Nature du bac Ëbonite
Nombre d'électrodes élémentaires 880
Disposition des électrodes :
Nombre de tiges en hauteur 2
— — en longueur 21
— — en largeur 21
Dimensions extérieures du bac, en millimètres :
Longueur 186,5
Largeur 186,5
Hauteur (contacts compris) 205
Poids, en kilogrammes, des électrodes 12,32
— — total d'élément 17,25
Capacité, en amp.-heures, au régime de 5 heures. 200
la densité de Tacide employé étant 1,27.
Le deuxième type d'élément construit par la Société française des ^
Accumulateurs Phénix a été étudié par G. Philippart'.
Ce qui le caractérise, c'est que, au lieu d'être constitué, comme
ordinairement, par des plaques séparées, les unes positives, les
1. Éclairage électrique, t. XXII, p. 175; 3 février 1900.
2. Brevet français 299303, août 1900.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
589
autres négatives, il comprend seulement un certain nombre de blocs
représentant chacun un petit élément complet, formé d'une positive
et d*une négative.
FiG. 287. — Élément Phénix.
Fio. 288, 289 et 290. — Électrode élémentaire
double, type Phéni.x.
Les figures ^88, 289 et 290 montrent la constitution d'un bloc élé-
mentaire ; la figure 288 est une coupe longitudinale suivant Taxe;
les figures 289 et 290, des coupes transversales suivant AB et CD.
Une tigecentralea en plomb antimonieux est entourée d'une enve-
loppe de peroxyde b qui repose en bas sur une rondelle r faisant
corps avec la tige a. Autour de la matière positive b est serré un
590 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
tube c en terre poreuse, formant manchon de support et de reteuue
pour la matière active, et servant de véhicule à Téleclrolyte.
Aux deux extrémités de ce tube sont disposées des collerettes de
plomb de qui sont reliées par un fil de plomb f roulé en spirale
autour du tube c. Cette armature def du tube c est recouverte d'un
enduit formé par une couche de plomb réduit h s'appuyant sur c et
Tenglobant.
Le pôle positif est formé par la tige centrale a, et le pôle négatif,
par une tige en plomb g fixée à la collerette d et noyée dans Tendait
en plomb spongieux h. Celui-ci peut être entouré à son tour d^une
gaine perforée isolante ou conductrice qui conserve à Tensemble son
caractère de bloc.
Les blocs qui ont été construits par cette Société avaient une
hauteur de 230 millimètres et un diamètre extérieur de 35 milli-
mètres ; leur poids atteignait 650 grammes. Comme enveloppe
extérieure de la matière active négative, on prenait de préférence
une gaine en plomb mince, perforée d'un grand nombre de petits
trous.
Un accumulateur de ce système se composait, suivant son impor-
tance, d'un nombre plus ou moins grand de ces blocs, et les pôles
positifs et négatifs étaient reliés respectivement à deux plaques iiori-
zontales en plomb antimonié superposées, la plaque négative étant
au-dessous et perforée de façon à laisser passer les tiges positives.
C'est, en somme, le montage représenté en figure 287.
D'après le genre d'applications, ces accumulateurs étaient divisés
en éléments légers et éléments à poste fixe qui ne différaient que par
le mode de montage, l'électrode normale étant la même dans tous.
Le tableau suivant indique les caractéristiques les plus impor-
tantes d'un élément pour automobiles.
Nature du bac Ébonite
Nombre d'électrodes doubles 20
Disposition des électrodes :
Nombre d'électrodes en hauteur 1
— — en longueur * 5
— — en largeur 4
Dimensions extérieures du bac, en millimètres :
Longueur 188
Largeur 152
Hauteur (contacts compris) 300
Poids, en kilogrammes, des électrodes 13
— — total de Téléraent 18
MONOORAPIIIE DES AGCUMUIJITEURS 591
Capacités, en ampères-heures, aux différents ré-
gimes :
10 heures 285
8 — 27o
6 — 260
5 — 250
4 — 237,5
2 — 195
1 - 147,5
0^5 ; 1 1 2,5
La Société nouvelle des Accumulateurs Phénix a abandonné les
deux types précédemment décrits, et elle a réalisé un nouvel élé-
ment dans lequel on retrouve une partie des dispositions qui
viennent d'être étudiées.
Les électrodes sont séparées; elles affectent toujours la forme
cylindrique. Pour les négatives, on a conservé la disposition du
premier type, avec rondelles en ébonite ; mais le diamètre extérieur
des cylindres est plus gfand. Les positives, de même diamètre exté-
rieur que les négatives, sont entourées du vase poreux employé dans
le deuxième type. Dans le montage, on alterne dans chaque sens les
électrodes positives et négatives et les tiges de même polarité sont
soudées, comme dans les cas précédents, à deux plaques en plomb
antimonié, la plaque inférieure formant le pôle négatif.
Un semblable élé ment pour automobiles, monté avec bac en ébo-
nite et pesant i6^*,3, renferme 66 électrodes et donne une capacité de
200 ampères-heures au régime de cinq heures.
Accumulateurs Haz. — Ces accumulateurs ont été construits au
début par la maison Ruphy et C*. C'est la maison J. Holden et C*
qui les fabrique actuellement.
i* Plaques. — Les électrodes appartiennent au type Faure, à oxydes
rapportés. Elles se distinguent par leur fabrication originale et
entièrement mécanique. Par leur forme, elles se rapprochent beau-
coup des électrodes Phénix. Comme ces dernières, elles sont cylin-
driques, avec tige centrale; mais les rondelles ont été remplacées
par une tresse en amiante.
La figure 291 montre la constitution très simple de ces électrodes;
À est une âme en fil de plomb antimonié laminé ; B représente cette
âme empâtée de matière active; C est Télectrode terminée, recou-
verte de sa chemise d'amiante tressée.
592 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Ces électrodes peuvent être construites sous les longueurs les
plus variées : celles de gauche se rapportent à une électrode de
80 millimètres de long ; celles de droite, à une électrode plus longue ,
ayant 2^ millimètres. EnOn, la plus grande électrode, fabriquée
0
FiG, 291. — Électrodes Max.
simplement à titre de curiosité, a une longueur dépassant de beau-
coup celle que nécessitent les applications courantes.
Une machine spéciale * effectue Tempâlage des tiges et leur décou-
page à la longueur voulue. Cette machine, représentée en figures 292
et 293, se compose d'un cylindre en acier ayant environ 10 centimètres
de diamètre intérieur et 60 centimètres de longueur et rempli de la
pâte préparée d'autre part dans un malaxeur mécanique. La pâte, à
i. Brevet français Heilmann 297625, du 21 février 1900.
MONOr.RAPHIE DP:S ACCUMIJLATEUUS
:i03
P4
S
594
LES Ar.Cl'MUlAIELRS Kl EGTI.IQiriIS
eu
3
O
5
S
I
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 505
base de litharge et d'acide sulfurique, est la même pour les positives
et pour les négatives.
Le cylindre est amovible et peut être remplacé assez rapidement
par un nouveau cylindre rempli de matière quand le premier est
épuisé. Dans ce cylindre se meut un piston et le déplacement de
celui-ci est provoqué par une tige filetée dont Técrou fixe est
actionné périodiquement au moyen d'engrenages et d'un cliquet,
ainsi qu'il est nettement représenté sur les figures 292 et 293. On
règle la course du cliquet d'après la quantité de matière débitée, et
la pression à l'intérieur du cylindre est indiquée par un manomètre.
Pour la sortie de la matière, le cylindre est muni à son autre
extrémité d'un ajutage horizontal perpendiculaire à son axe et dans
le milieu duquel pénètre le fil de plomb. Celui-ci, enroulé sur un
tambour, est pris par une pince animée d'un mouvement rectiligne
alternatif. L'ajutage est terminé par un obturateur qui, lorsqu'il est
fermé, ne laisse passer que le fil de plomb. Enfin, en avant de l'obtu-
rateur se meut une pince coupante.
Le fonctionnement de l'ensemble est tel que, lorsque la pince saisit
le fil de plomb, l'obturateur s'ouvre et le piston du cylindre avance.
La pince tire alors le fil qui sort recouvert de matière jusqu'à ce que
la longueur de l'électrode soit obtenue ; à ce moment le piston reste
au repos et l'obturateur fermé ne laisse plus sortir que le fil seul, qui
doit dépasser d'une certaine longueur la matière empâtée afin de
permettre les connexions. Quand cette longueur est atteinte, le fil
est coupé et la pince, lâchant l'électrode à cet instant, la laisse tomber
sur une toile sans fin, pendant que le chariot de la pince, rappelé
par un ressort avec amortisseur à air, recommence les mêmes opéra-
tions.
D'après les constructeurs, cette machine serait capable de pro-
duire, par minute, environ 40 électrodes de 220 millimètres de lon-
gueur empâtée et de 6 millimètres de diamètre, ou l'équivalent en
autres dimensions ; et elle n'exigerait pour son fonctionnement qu'un
homme et un aide.
Après séchage à l'air, l'électrode ainsi obtenue est recouverte, à
l'aide d'un métier^ représenté en figure 294, d'une chemise tressée
en amiante bleu, inattaquable et isolant, en même temps que très
solide.
2" Éléments. — Pour l'assemblage de ces électrodes en un faisceau,
i. Brevet rraoçais HeilmaDO 297760, du 2 mars 1900.
596
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
on forme d'abord des tranches de deux rangées comme il est indiqué
en figure 29i . Toutes les tiges traversent d'abord une première plaque
Fio. 29i. — Mélier à tisser ramiante autour des électrodes.
en ébonile E. De deux en deux, toutes les tiges qui doivent être posi-
tives et connectées en bas sont repliées sur cette lame isolante,
pendant que les tiges des électrodes négatives traversent une
MONOGRAPHIE DEï> ACCUMULATEURS
597
deuxième plaque d'ébonite E', puis sont soudées à la bande en plomb
antimonieux D. La même opération est efTectuée dans le bas.
Les tranches ainsi constituées sont assemblées en un faisceau
Fio. 295. — Faisceau d'électrodes.
(Voir fig, 295) de telle façon que, dans les deux sens, les pôles des
électrodes voisines soient alternativement positif et négatif.
Toutes les bandes en plomb antimonieux D sont alors réunies
entre elles par soudure en haut et en bas et reliées à des lames L et
V! en plomb antimonieux égale Tient. La lame positive L' qui monte
le long du faisceau est isolée de celui-ci par une lame en ébonite.
Après montage du faisceau, il ne reste plus qu'à le rentrer dans son
598
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
bac en ébonite. . Pour les connexions d'élément à élément, on peut
souder entre elles la lame L d'un élément à la lame L' de Télément
suivant, ou bien encore fixer un boulon à chaque lame et relier ensuite
par des connexions mobiles ordinaires.
Comme variante, on peut aussi disposer les électrodes sous forme
de plaques en assemblant,
comme il a été décrit plus
haut, une rangée unique
d'électrodes de même pola-
rité. C'est ce que montre la
figure 296. Ici, les élec-
trodes positives sont sou-
dées en haut à une barrette
de plomb en forme de ser-
pentin et fixées en bas sur
une barrette d 'ébonite de
même forme.
Les électrodes négatives
sont fixées en haut sur une
barrette d'ébonite en forme
de serpentin et soudées en bas sur une barrette de plomb de même
forme.
Ces serpentins portent à leur partie supérieure des petits anneaux
de même matière plomb ou ébonite. L'assemblage se fait en enfilant
dans CCS trous dqs lames en ébonite que Ton fixe aux extrémités par
des goupilles en ébonite.
Ces différents montages se rapportent aux éléments transportablcs.
Voici quelques valeurs caractéristiques relatives à un élément pour
accumobiles, d'après le constructeur :
Fio. 296. — Élément Max à électrodes
assemblées eo plaques.
Nature du bac
Pimensions extérieures du bac, en millim. :
Longueur
Largeur
Hauteur
Hauteur totale de rélément (connexions com-
prises), en millimètres
Poids approximatif, en kilogrammes :
Du faisceau d'électrodes
D'un élément complet
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes:
10 heures
5 —
3 —
Type de Pélément
H
ébonite
212
13i
2Ô0
265
11
10,5
250
225
180
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
599
Pour les éléments à poste fixe, les bacs sont en verre. Le tableau
suivant indique quelques constantes d'un de ces éléments.
Nature du bac
Dimensions d'encombrement, en millimètres :
Longueur ?
Largeur
Hauteur
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
10 heures -.
5 —
3 —
Inlènsilé maxima de charge, en ampères
Type de rélémcDt
Bll
verre
233
208
350
260
200
ir)9
40
Axumulateurs Heinz. — La fabrique d'accumulateurs Heinz et O""
•coiislpuisait, en 1930, deux catégories d'élémmts : les premiers, à
grande capacité spécifique, étaient uti-
lisés pour la traction des voitures
automobiles, Tallumage des ipoteurs
<le voitures à pétrole, Téclairage des
-véhicules, etc. La deuxième catégorie
d'éléments, à faible capacité spécifique,
était employée pour Téclairage à poste
fixe, stations centrales tramways, etc.
i* Plaques, — Les plaques positives
utilisées dans ces deux catégories
d'éléments sont des deux types Faure
à oxydes rapportés, et mixte. Les pre-
mières, à capacité spécifique élevée,
sont constilijjées par un grillage en
plomb antimonieux à 80/0 fondu d'une
seule pièce. Ce grillage comporte,
ainsi que l'indique la figure 297, qui
représente une plaque 210 X 98 milli-
mètres, des alvéoles rectangulaires
ayant environ 2 centimètres de largeur
sur 3 cenlimèlresde hauteur. L'épais-
seur de la plaque est de 4""", 3.
La matière active est composée de
minium et litharge en parties égales;
le mélange, traité par un procédé spécial, est humecté d'eau distillée,
puis comprimé fortement dans les alvéoles du support. Au moment
0 o
O 0
o o
o o
o 0
o 0
o 0
o 0
0 o
0 o
0 o
0 o
o o
o o
o o
o o
o o
0 o
o o
o o
o 0
o o
o o
o o
o 0
o o
o o
o o
o o
o o
o o
o 0
o o
o o
0 o
o o
o o
o o
o o
0 o
o o
o c
o o
o 0
o 0
0 o
0 o
0 o
o 0
o o
0 o
o 0
o 0
o 0
0 o
o o
o 0
0 o
0 o
0 o
o 0
■ o o
o o
o 0
o o
o 0
o 0
o o
0 o
0 0
o 0
0 0
o o
o o
o o
o 0
o o
o o
o o
o o
0 o
0 o
o o
0 0
0 0
o o
0 0
0 o
0 0
0 o
0 o
0 o
e c
o 0
o 0
o 0
0 0
o o
0 o
o c
c c
0 0
0 o
0 0
o o
FiG. 297.
Plaque positive légère Heinz.
600 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
de la compression, la matière active reçoit un certain nombre de
perforations destinées à augmenter la surface active de la masse
et à faciliter la circulation de Télectroljle.
Les poids relatifs de support et de matière active sont pour une
plaque de dimensions 210 X iOO :
Poids du support 183 grammes
Poids de la matière active 345 —
Total 530 grammes
soit une proportion de matière active de 65 0/0 environ.
Après formation de ces plaques positives, celles-ci sont' enroulées
d'un fil d*amian(e et de caoutchouc. Ce dispositif a été employé en
2 Coupe AB
I
tt--°
Coupe C D
Fio.300. — ProGl
de la plaque
Heinz.
FiG. 289 et 290. — Plaque Heinz à poste fixe.
vue de créer sur toute la surface de la plaque une pression uniforme
et de retenir ainsi plds longtemps la matière active sans entraver la
circulation de Télectrolyte ni le dégagement gazeux ^
Les plaques positives de la deuxième catégorie, à faible capacité
spécifique, sont du type mixte Faure-Planté. Elles se composent
d'une âme en plomb doux de 3 millimètres d'épaisseur portant sur
\. Brevet français 300213.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
601
chaque face des nervures verticales (/î^. 298, 299, 300) de 0"",9
d'épaisseur à la base et 0"", 7d'épaisseur à la surface, et espacées de
0""',8 à la base et de i millimètre à la surface. Ces nervures ont
3 millimètres environ de profondeur. Dans les figures, a représente
une vue en élévation ; è,
une coupe suivantÂB,ct
c, une coupe suivant CD.
La coulée de la plaque
se fait sous pression.
Les plaques ainsi cou-
lées sont placées dans
une solution chaude aci-
dulée de façon à pro-
duire à la surface du
plomb une attaque lé-
gère qui forme des creux
et des rugosités destinés
à augmenter la surface
et à mieux retenir Tem^
pàtage, qui est fait au
minium. Les plaques em-
pâtées sont ensuite for-
mées par le procédé or-
dinaire. Elles travaillent
au début comme des
plaques Faure et le quar
drillage se forme dans la
suite en Planté.
Les plaques négatives des deux catégories d'éléments sont du
même type et ne diffèrent que par leur épaisseur, celle-ci étant
6 millimètres dans les éléments légers et 8 millimètres dans les élé-
ments à poste fixe.
Le support de matière active de ces électrodes est fondu en deux
parties qui sont soudées et rivées ensemble après empâtage ; à cet
effet, Tune des moitiés porte un certain nombre d'œils dans lesquels
s'engagent les tétons en plomb de l'autre moitié.
Ce support présente comme caractéristique une forme de grille à
barreaux très rapprochés (Voir fig, 301 et 302) et de section trian-
gulaire dont la base se trouve à la surface de la plaque. Dans la
figure 30i, a est une vue en élévation de la moitié du quadrillage qui
A
w i
M
■=±
o <
—
=
\ [ 1
==
o <J
^ o
EH
Section A B
(>^
W
s
(B=S&^
=
fe==
Fig. ;
JOl et
302.-
- Nég
ative
Ileinz.
602 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
porte les œils; b figure la coupe AB et c une coupo correspondante
de Tautre moitié qui porte les tétons (Voir fig, 302).
La pâte que Ton introduit dans ce support négatif est constituée
par de la litharge pure malaxée avec une dissolution de sulfate de
magnésie.
Les poids relatifs de support et de matière active sont :
Poids du support 300 grammes
Poids de la matière active 500 —
Poids total 800 grammes
ce qui donne pour la proportion de matière active 62,5 0/0.
2® Eléments. — a) Éléments a grande capacité spécifique. — Ces
éléments sont composés, comme on Ta vu plus haut, de plaques
Fiii. 303. — Élémenl Heinz.
positives genre Faure de 4™", 3 d'épaisseur et de plaques négatives
de 6 millimètres d'épaisseur. Le montage s'effectue dans des bacs en
MONOGRAPHIE DES ACCUMUTATEURS 603
ébonite. Les plaques supportées par des tasseaux au fond du bac sont
reliées entre elles, pour les plaques de môme polarité, par une large
bande en plomb qui, repliée, forme la connexion entre deux éléments
voisins. La figure 303 représente un élément monté avec séparateurs
en ébonite perforée et ondulée.
Le tableau suivant donne les principales constantes d'un de ces
éléments :
Dimensions extérieures du bac, en
millimètres :
Hauteur 270 (connexions comprises)
Longueur 186
Largeur liO
Nombre de plaques 19
Dimensions des pLiques, en milli-
mètres :
Hauteur 210
Largeur 100
^ . \ 4 (+) et 6 i-)
Epaisseur < ,, . * ^ . o v
^ { (les extrêmes n ont que 3 mm.)
Poids des plaques positives, en kilo-
grammes 4,77
Poids des plaques négatives, en kilo-
grammes 7,20
Poids total d'électrodes, en kilogr 11,97
Poids total de Télément, en kilogr 15,90
Capacités, en ampères-heures, aux
différents régimes :
8 heures 210
6 — 200
4 — 172
2 — 155
b) ÉUSMENTS A FAIBLE CAPACITÉ SPECIFIQUE. — CcS éléments SOUt
montés avec les plaques positives type Faure-Planté et les négatives
de 8 millimètres décrites plus haut.
Le montage s'effectue dans des bacs en verre, les plaques étant
suspendues sur les bords du bac par une queue en plomb qu'elles
portent de chaque côté. Une de ces queues possède un petit pro-
longement vertical, lequel pénètre dans une fente de la barrette de
plomb qui relie les plaques de même polarité; une soudure en assure
le contact. L'écarlement entre les plaques est maintenu par des tubes
de verre qui sont retenus dans des saillies que portent de légères
en tretoises en plomb posées à cheval sur les deux queues d'une même
570
510
350
17
400
400
10
»'+)7.--
3
,5(-
— extrêmes
604 LES ACCUMUL.VTEURS ÉLECTRIQUES
plaque. Pour les gros éléments, le montage est effectué dans des
bacs en bois imprégné, doublé de plomb.
Nous résumons dans le tableau suivant les principales constantes
de ces éléments :
Nature du bac Terre bois doublé de plomb
Dimensions extérieures du bac,
en millimètres :
Hauteur 360
Longueur 360
largeur 200
Nombre de plaques 9
Dimensions des plaques, en
millimètres :
Hauteur 210
largeur 310
*^ i 3 [— extrêmes)
Poids des plaques positives,
en kilogrammes 20 120
Poids des plaques négatives,
en kilogrammes 10 70
Poids total d'électrodes, en kilo-
grammes 30. 190
Poids total de Télément, en
kilogrammes 48 272
Capacités, en ampères-heures,
aux difTérents régimes :
10 heures 260 1.300
6 — 216 1.080
3 — 174 600
1 — 120 900
Accumulateurs Oméga. — L'accumulateur Oméga que construit la
maison Geoffroy et Delore a été spécialement étudié pour les batte-
ries-tampon, les batteries d'éclairage et les batteries de tramways.
i® Plaques. — a] Plaque positive. — La plaque positive Oméga, étu-
diée par le D' Lehmann, est du type Planté. Entièrement en plomb
doux, elle est constituée par une âme en zigzag de 3 millimètres
d'épaisseur environ. Cette âme est entièrement recouverte par une
série de petites lamelles très fines, ayant moins de 1 millimètre de
largeur à la surface, et très rapprochées, Técartement n'ayant pas
beaucoup plus de 1 millimètre. La figure 304 donne une vue perspec-
tive, et la figure 303 une coupe de la disposition adoptée.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUI^TEURS
605
Les lamelles, qui sont disposées verticalement et perpendiculaire-
ment au plan de la plaque, ont environ 20 millimètres de hauteur et
se terminent aux parties rentrantes de Tâme. Il
en résulte qu'elles affectent la forme d'un trapèze
rectangle double, la petite base étant commune.
Entre chaque série horizontale de lamelles, on a
ménagé un intervalle ayant
fiS^^^^ffl» * millimètre environ qui
wl _ wl^tWW permet la libre dilatation
lx™iR^^ffit ^^^ lamelles qui consli-
l^ \^^^^Hii tuent la partie active de la
Par suite de cette cons-
truction et de la forme de
Tàme, les deux côtés de la
Fio. 304. — Frag-
ment de plaque
Oméga.
FiG. 305. — Coupe
de plaque Oméga.
plaque ne sont pas symétriques; aux rainures d'un côté corres-
Fia. 306. — Positive Oméga.
pondent les milieux des lamelles de Tautre. La forme en zigzag
r/«i6
I^> ACCmiLATECRS ÉLECTBIOrES
de l'âme pennel une extensîoo de la plaque dans le sens de la
Laateor.
La plaqae ordinaire, représentée en fîgare 306, a enriron 260 oui-
limèires de haatear, 210 millimètres de largeur et 13 millimètres
Fio. 307. — Négative Oméga.
d'épaisseur. Elle est partagée dans les deux sens en trois parties
égales par deux nervures verticales et deux nervures horizontales
d'environ 2 millimètres de largeur qui donnent de la rigidité à la
plaque. La formation est effectuée par le procédé Planté.
Elant donné le très grand nombre de ces fines lamelles la surface
totale active est assez élevée. Ainsi, pour la plaque citée plus haut,
elle peut être évaluée à environ 111 décimètres carrés, alors que la
surface apparente de la plaque n*est que ll'*"'',l, soit le dixième seu-
lement. Cette plaque est obtenue par coulée.
b) Plaque NÉGATIVE. — La plaque négative est constituée par un gril-
lage en plomb doux aiïectant la forme indiquée par la figure 307 qui
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
607
se rapporte à la plaque ordinaire de ^70 millimètres environ de hau-
teur, 210 millimètres de largeur et 8 millimètres environ d'épais-
seur.
Les lamelles de plomb du grillage laissent entre elles des alvéoles
successivement carrés de 10 millimètres de côté environ, et rec-
Fio. 308. — Élément Oméga.
tanglesdelO millimètres de largeur sur environ 3 millimètres de
hauteur.
Après la coulée de celte grille, les alvéoles 'sont empâtés de
matière active qu'on réduit ensuite en plomb spongieux par le cou-
rant.
2* Éléments. — Tous les éléments sont montés avec les deux
plaques, positive et négative, décrites ci-dessus. Le nombre seul des
plaques varie quand on passe des pelits élément s aux gros.
Pour les petits éléments, les bacs sont en verre et les plaques sont
608 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
suspendues (Voir flg, 308) sur les bords du bac par des queues
qu'elles portent à chaque extrémité, ainsi que le montrent les
figures 306 et 307. Une des queues porte de plus un prolongement
vertical destiné à être soudé à la barrette de connexion qui relie les
plaques de même polarité. L'écartement des plaques est assuré par
des tubes de verre.
Pour les éléments plus gros, le montage est fait dans des bacs en
bois doublé de plomb et les plaques *sont suspendues sur des dalles
en verre.
Nous donnons ci-dessous les principales constantes pour un élé-
ment de ces deux catégories* :
Petit élément ■ Gros élément
Nature du bac verre bois doublé de plomb
Dimensions extérieures du bac,
en millimètres :
Hauteur 400
Longueur 315
Largeur 290
Nombre de plaques 4 + et 5 —
Dimensions des plaques :
Hauteur en millimètres.. . . 262 (+) 275 (— )
Largeur — 212(4- et—)
Épaisseur — .... 13 (+) 8 (— )
Poids des plaques positrves,
en kilogrammes. 21 ,6 environ
Poids des plaques négatives,
en kilogrammes 15,5 —
Poids total d'électrodes, en
kilogrammes " 37,1 —
Poids total d'élément, en kilo-
grammes 74,2 —
Capacités en ampère s- heures,
aux différents régimes :
10 heures 268
7 — 244
6 — 234
5 — 224
3 — J88
2 — 162
1 — 132
Intensité maxima de charge,
en ampères 80 380
400
1.195
320
19 + et 20 — .
262 1+) 275 (-)
212 (4- et — )
13 (-H 8 (-)
102,6 environ
62 —
164,6 —
313 —
1.273
1.159
1.111
1.064
893
760
627
1. D*après ^Éclairage électrique, t. XXIV, p. 166; 4 août 1900.
MOiNOGRAPHIE DES ACCUMUIJITEURS 609
Lorsque Télément est de plus grande capacité encore et que le
nombre de plaques doit dépasser 39, les plaques sont montées par
groupe de deux en dérivation dans le même bac. On évite ainsi de
construire de trop grandes plaques dont la déformation est difficile
à éviter.
Accumulateur TÉtampé, de la Société anonyme d'Éclairage et d'Ap-
plications électriques d'Arras. — 1<> Plaques. — Les plaques de cet
Fio. 309. -^ Découpage des flans.
accumulateur sont toutes du type Faure, à oxydes rapportés. Elles
sont constituées par un assemblage de grilles unitaires. Chaque
grille unitaire a comme dimensions : hauteur, 118 millimètres; lar-
geur, 68 millimètres, et est fabriquée d'après le procédé spécial
suivant :
Des lingots d'alliage de plomb et d'antimoine, à très faible teneur
en antimoine, sont passés plusieurs fois sous un laminoir qui les
transforme en plaques de 2"",5 d'épaisseur. Ces plaques sont décou-
pées en bandes de 120 millimètres de largeur qui, à leur tour, sont
débitées en flans [fig, 309) à l'aide d'une première presse Bliss.
Les flans sont ensuite gaufrés, comme l'indique la figure 310, en
passant sous un puissant balancier à friction qui exerce un choc de
20 tonnes. Une plaque ainsi gaufrée possède à ce moment 32 com-
partiments, et les nervures ont 7 millimètres d'épaisseur. On la place
alors sous une poinçonneuse munie de 128 poinçons et qui évide
ainsi chaque compartiment en quatre parties séparées par deux fines
nervures en croix ayant 1 millimètre d'épaisseur. La grillé unitaire
terminée a alors l'aspect représenté en figure 311*
39
610
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
D'après les constructeurs, ce procédé de fabrication donnerait un
métal très homogène, élastique et mécaniquement résistant sans être
cassant.
La conductibilité serait, en outre, assurée par les nervures en
croix noyées dans la matière active même lorsque, après un certain
temps, l'adhérence entre les pastilles et le quadrillage a diminué.
^if^'-^rv^É'^
ffiEffiEE
UjLUtnnd
ffiœœffi
ffifflffiffi,
œœffiœ^
ffiEfflŒ
I
I
I
Fio. 310. — Gaufrage des flans.
FiG. 311. — Grille unitaire.
Les grilles peuvent être construites suffisamment légères pour
recevoir un poids de matière active double de leur poids propre.
L'empàtage se fait à Taide de plomb chimiquement pur qui est
comprimé à une pression convenable dans les alvéoles.
La peroxydation de ce plomb spongieux aux positives se fait par
la méthode Planté en effectuant une série de charges et de décharges
successives. Cette formation se fait d'ailleurs très rapidement, grâce
à la porosité du plomb.
Pendant la peroxydation, il se produit une dilatation de la
matière ; mais la grille est suffisamment élastique pour supporter
cette dilatation.
Après formation, la grille unitaire a un poids de 310 grammes et
peut donner 7,5 ampères-heures à la décharge en une heure, et
15 ampères-heures à la décharge en treize heures.
En admettant un poids de négatives égal à celui des positives,
ce3 chiffres correspondent aux capacités massiques de 12 et 24 am-
pères-heures par kilogramme d'électrodes.
Les petites plaques comprennent une seule grille unitaire et les
grandes sont constituées d'un nombre plus ou moins grand de
grilles assemblées dans un châssis-support en plomb antimonié
coulé et présentant la forme de la figure 312. Les grilles unitaires
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
611
sont soudées autogènementen deux points au milieu de leur hauteur.
Elles sont ainsi parfaitement libres de se dilater et la répartition du
lïiii :«:
i ■:■!■ ï ■■■■1^
:■■■■ Jiaif ï
^tr^^T^T^S^rrf^ifj^/F/^xixm
FiG. 312 et 313. — Ch&ssis-support et plaque TÉtampé.
courant se fait uniformément dans toute la plaque. Celle-ci terminée
présente Taspect indiqué en figure 313.
^Éléments, — Le montage des éléments à poste fixe se fait comme
il est représenté en figure 314; les plaques qui portent à la partie
supérieure des crochets
venus de fonte avec le
cadre sont supportées par
ces crochets au moyen
de dalles en glace b^
inclinées. L'écartement
entre les plaques est
maintenu par des tubes
de verre c verticaux,
passant au milieu des
grilles unitaires. Ces
tubes reposent au fond
du bac a, en verre mou-
lé, par l'intermédiaire de
pièces en plomb e en
forme d'U ; ils sont gui-
dés à la partie supérieure par des lames de verre longitudinales ef,
maintenues elles-mêmes par des saillies venues de fonte avec le
cadre. Entre l'extrémité inférieure des plaques et le fond du bac est
laissé un espace assez considérable.
Fio. 314. — Élément TÉtampé.
612
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Nous avons résumé dans le tableau ci-dessous les constantes
relatives à deux éléments à poste fixe, Tun monté dans un bac
en verre et Tautre dans un bac en bois imprégné, doublé de
plomb.
Nature du bac ,
Nombre de plaques
Nombre de grilles unitaires positives.
Dimensions extérieures de Télément,
en millimètres :
Longueur
Largeur
Hauteur
Poids total des électrodes, en kilogr.
— — de l'élément, sans acide,
en kilogrammes .,
Poids d acide (en supposant la con-
centration 25° B.), en kilogr
Poids total de l'élément, acide com-
pris, en kilogrammes
Capacités,' en ampères-heures, aux
différents régimes :
3 heures
Type
numéro
B8
C2Ô
verre
bois doublé
de plomb
)et6(-
-)
17(+)et 18(H
20
102
350
730
235
400
370
390
21,80
90,2
49
21,8
70,8
200
87,1
287,1
10 —
Intensité maxima du courant de
charge, en ampères
160
816
200
1.020
260
1.326
30
153
Pour Tallumage des moteurs de voitures automobiles, le montage
des plaques s'effectue dans des bacs en celluloïd. Voici quelles sont
les constantes d'un élément de ce type :
Nature du bac
Dimensions extérieures de Télément, en millimètres :
Hauteur (bornes comprises)
Longueur
Largeur
Poids de Télément (acide non compris), en kilogrammes.
Capacité, en ampères-heures
Intensité maxima du courant de charge, en ampères
Type numéro
AA4
celluloïd
205
97
80
3,42
60
6
Aocumulateurs Tribelhorn. — Ces accumulateurs, qui peuvent
être construits genre Planté ou genre Faure, sont è électrodes bipo-
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
613
laires. Ainsi que nous Tavons vu, alors que les accumulateurs ordi-
naires se composent de diiïérentes parties bien distinctes : bac, élec-
trodes positives, électrodes négatives, connexions, que Ton doit
assembler d'une certaine façon pour obtenir un élément, les accu-
mulateurs Tribelhorn sont constitués d'une pièce unique obtenue de
coulée, et qui est tout à la fois élec-
trode positive, électrode négative,
bac et connexion.
Ces éléments ont fait leur appa-
rition à r Exposition universelle
de 1900. Cependant nous avons vu
que l'idée n'en était pas nouvelle.
La Société suisse des Accumula-
teurs Tribelhorn, de Zurich, pré-
sentait à l'Rxpositionde 1900 ^ deux
types différents de batteries de ce
système. Ces deux types diffèrent
par la façon de rapporter la ma-
tière active : dans l'un, elle est
empâtée directement sur chacun
des côtés de la cuvette qui forme
électrode double; dans l'autre, on
utilise des électrodes en forme de
bandes que l'on fixe intérieurement
et extérieurement à la cuvette*.
1** Accumulateurs type B. — Dans
ce dernier cas, on peut employer
tous les systèmes connus d'élec-
trodes. Chaque électrode double
affecte la forme d'une cuvette carrée
évasée b {fig. 315 et 316), dont le
fond a n'est pas uni, mais présente des sinuosités ; des petites pla-
quettes g, r, en forme de bandes, sont fixées aux parties saillantes de
la cuvette. Intérieurement, on place les positives ^, et extérieure-
ment en dessous, les négatives r. D'après cette disposition, il se
forme sous chaque plaquette positive un espace m où vient se
recueillir la matière qui se détache des plaques; en outre, au-dessus
315 et 316. — Accumulateur
Tribelhorn, type B.
1. Éclairage électrique^ t. XXV, p. 110.
2. Brevet allemand 1 00116.
614
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
de chaque plaquette négative se trouve uo espace pour le dégage-
ment des gaz.
r. . . . r r r"^
FiG. 317. — Bdlterie Tribelhorn.
Les cuvettes sont emboîtées les unes dans les autres, et isolées
entre elles par des billes de verre t' qui reposent dans des cavités
spéciales et assurent à chaque cuvette une position fixe et telle que
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
61.1
les plaquettes de Tune sont bien parallèles aux plaquettes de pola-
rite contraire de la suivante.
Le montage des grosses pièces est eiïectué mécaniquement à
l'aide de pinces élévalrices spéciales à. Le nombre de cuvettes à
FiG. 318 et 319. — Accumulateur Tribelhorn, type C.
superposer dépend de la tension à obtenir. Dans une colonne, on
devra évidemment compter autant d'éléments en tension qu'il y a de
cuvettes moins une.
Généralement, le montage d'une batterie de 110 volts se fait en
Fio. 320.
Accumulateur Tribelhorn, type D.
FiG. 321.
Accumulateur Tribelhorn, type A.
deux colonnes réunies en tension. Les prises de courant se font aux
cuvettes supérieure et inférieure. La figure 317 montre Taspect
d'une batterie montée.
2° Accumulateurs types A, C, D, E. — Dans ces différents types, les
parois mêmes des cuvettes sont garnies de matière active. La forme
est tronconique, et on a ménagé au fond un espace^ où se rassemblent
les boues de peroxyde.
Différentes constructions sont employées pour retenir la matière
616
LES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
active. La plus usitée est celle des types C (Voir fig, 318 et 319, éléva-
tion et plan) et D (/î^.320). Ici les parois de la cuvette ont une section
en forme de zigzag, de telle sorte que, vues en plan, elles présentent
une série de canaux concentriques (fig, 318) ou en spirale, dans les-
quels on introduit la matière active. Les arêtes intérieures et exté-
rieures de ces canaux sont recourbées de façon à mieux enchâsser la
Fio. 322.
Élément à décharge rapide.
Fio. 323.
Acrumulaleur Tribelhorn, type transpoKable.
matière; du côté des positives, on fait la courbure moins prononcée,
pour permettre la libre dilatation du peroxyde et éviler les défor-
mations.
Le type A {fig, 32i) est identique aux précédents ; seulement la
paroi possède une âme unie a, qui est munie de nervures concentriques
formant les canaux qu'on empâte.
Pour les décharges rapides, enfin, le type représenté en figure 322
a été construit : le côté négatif est semblable à celui du type précé-
dent ; quant au côté positif, il est formé d'un grand nombre de petites
nervures fines présentant une grande surface et qu'on peut peroxyder
par formation Planté.
Pour les batteries transportables, on a imaginé des types spéciaux.
La figure 323 représente de tels éléments. Elle montre les précau-
tions spéciales qu'on a prises pour assurer l'étanchéité, chaque
cuvette possédant dans ses parois un canal x pour le remplissage
et le dégagement des gaz.
Toutes ces différentes formes de cuvettes sont obtenues par coulée
ou par compression * .
Les accumulateurs de ce type ont sur les accumulateurs ordinaires
l'avantage de ne pas nécessiter de bacs (bois plombé, verre,
ébonite, etc.), ni de connexions, ce qui diminue évidemment d'autant
1. Brevet allemand 105568.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 617
le prix d'achat et les frais d'entretien dus au bris des récipients.
Le montage est simple et rapide. La disposition en colonne entraîne,
d'autre part, une économie d'encombrement. L'isolement de la batte-
rie avec la terre peut être facilement assuré.
D'après le constructeur, l'économie d'encombrement pourrait
atteindre 50 et même 75 0/0 dans certains cas, et il suffirait de deux
à trois heures pour effectuer le démontage et le montage d'une batte-
rie de 100 volts et 120 ampères-heures, y compris le remplissage et
la jonction des câbles.
En revanche, ces accumulateurs ont les inconvénients sr.ivants : Le
poids total est plus élevé par suite de la construction massive des
cuvettes en plomb ^ Au point de vue de Tentretien, il est plus difficile
de surveiller ici chaque élément ainsi que d'examiner et de renouve-
ler l'électroly te. Pour visiter une cuvette, il faut démonter toute la
série de la colonne qui se trouve au-dessus de cette cuvette et immo-
biliser la batterie. Enfin les difficultés de construction, lorsqu'il
s'agit de faire de grandes, cuvettes, limitent aux petites et aux
moyennes batteries l'emploi des éléments de ce système.
Dans le tableau suivant, nous avons réuni les principales cons.
tantes relatives au plus petit type et à un des plus gros types de la
Société française des Accumulateurs Tribelhorn, de Marseille.
Type
Micro A -6
Diamètre d'une colonne, en millimètres 100 650
Encombrement d'une batterie de 110 voUs, en
millimètres (y compris les intervalles entre les
trois colonnes pour le gros type) :
I.ongueur 600 3 . 500
Largeur 200 1 .000
Hauteur 600 1 . 600
Poids approximatif d'un élément, en kilogr
Sans acide, avec emballage 1 65
Acide par élément, à 22° B. 0,039 12,39
Total 1,059 77,39
Capacités, en ampères-heures, aux différents ré-
gimes :
10 heures 2,6 250
7 - 2,3 225
5 — 2,0 200
3 — 1,5 159
Intensité maxima de charge, en ampères 0,4 40
1. D'après le constructeur, cet excédent ne d(^passerail pas 10 à 20 0/0, môme
pour les grandes batteries.
618
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Ces accumulateurs sont également fabriqués en Suisse, à Zurich
et Olten, par V « AccumulatorenwerkeTribelhorn A. G. ».
Accumulateurs Valls. — Accumulateurs Ghalmeton. — La maison
Valls, puis la maison Ghalmeton ont construit successivement les
Fw. 3i>i. — Positive Valls.
mêmes plaques du type mixte à augets pour les positives et du type
à grille empâtée pour les négatives.
La plaque positive, représentée en figure 324, est coulée en plonnb
doux, puis empâtée. Le support est constitué par une plaque de plomb
assez épaisse portant, sur ses deux faces et dans les deux sens, une
série de rainures très rapprochées ; les rainures horizontales sont
inclinées en forme d'augets; les rainures verticales sont perpendi-
culaires à Tâme de la plaque. Ces rainures viennent se rencontrer en
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIATEURS 619
quinconce sur les faces opposées de réleclrode. Des nervures assez
épaisses et disposées dans les deux sens viennent, en outre, consoli-
der la plaque. Celle-ci porte un certain nombre de perforations des-
tinées à éviter en partie la déformation de Téleclrode quand le plomb
se peroxyde.
Fio. 32o. — Négalive Valls.
L'empâtage est comprimé dans toutes les cavités ainsi que dans
les perforations de la plaque.
L'électrode négative, représentée en figure 325, est une grille en
plomb antimonieux dans laquelle les nervures très nombreuses dans les
deu3^ sens ne possèdent presque pas de dépouille, de sorte que les
pastilles de matière remplissant les alvéoles ont sensiblement la
forme de petits cubes.
Ces plaques, surtout employées dans les applications à poste fixe,
sont montées d'une façon un peu spéciale. La figure 326 représente
le montage avec bac en verre : les électrodes positives et négatives
620
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
sont munies de queues de suspension venant reposer sur des pièces
en plomb antimonieux appelées collecteurs-pôle.
Ces pièces portent une série d'encoches étroites, dans lesquelles
les queues des électrodes de même polarité sont soudées, et une
Fio. 32). — Élément Valls.
série d'encoches plus larges qui reçoivent des isolateurs en porcelaine
ayant la forme indiquée par la figure.
Ces isolateurs supportent les queues des électrodes de polarité
contraire à celles qui sont soudées dans les encoches étroites.
Les collecteurs-pôle sont munis à leur base d'une rainure que vient
emboîter le bord supérieur du bac en verre.
Les électrodes négatives portent des queues de suspension simple.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 621
Les électrodes positives sont, comme le représente la figure 326, sou-
dées en plusieurs points (trois dans ce cas) à une barrette horizon-
tale en plomb antimonieux. C*est cette barre qui porte les deux
queues de suspension de Télectrode. Cette barre est munie, en outre,
de projections formant des rainures dans lesquelles on place les
tubes de verre qui maintiennent Técartement des plaques et qui
viennent reposer dans les trous de supports spéciaux disposés au
fond du bac.
Pour les gros éléments, lorsqu'on fait usage de bacs en bois
imprégné doublé de plomb, le montage est le même; mais les collec-
teurs-pôle, au lieu de reposer directement sur les bords du bac, y
reposent par Tintermédiaire d'une lame de verre placée sur le bord
du bac.
Dans le tableau suivant nous avons résumé les principales cons-
tantes de deux éléments à poste fixe.
Type de rélémeot
A 8 A 15
Nature du bac verre bois plombé
Dimensions extérieures de Télé-
. ment, en millimètres :
Hauteur 350 570
Largeur 260 530
Longueur 360 520
Poids, en kilogrammes :
Des électrodes 39 215
De Tacide à 20° B 19,7 104,4
Total de Télémenl 69,7 384,4
Capacité, en ampères-heures, aux
difTérents régimes :
9 heures 261 1.305
6 — 210 1.140
3 — 174 900
Intensité normale de charge, en
ampères 29 145
Pour les éléments d'automobiles (types légers et très légers), les
positives sont du même type que les négatives à poste fixe. Afin de
retarder la chute de matière, on place une lame mince d'ébonite per-
forée sur chaque plaque. On met en outre, entre les plaques, des
séparateurs en ébonite perforée et ondulée pour maintenir Técarte*
ment.
Les bacs et leurs couvercles sont en ébonite. Le tableau suivant
622 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
donne les caractéristiques principales d*un élément du type très
léger.
Nombre de plaques 43
Dimensions des plaques en millira. :
Largeur 145
Hauteur 145
Dimensions (extérieures du bac, en
millimètres :
Longueur 100
Largeur 75
Hauteur ' 220
Poids, en kilogrammes :
Des électrodes 5,2
Du liquide et du récipient 2,3
Total de l'élément ' 8,0
Capacité, en ampères-heures, au régime
de 5»* 30 85
Aocnmolateurs de Khotinsky. — Accomulatears Pnlvis : Compagnie
française pour la Pulyérisation des métanz, Compagnie générale
d'Électricité. — Ces Sociétés ont successivement construit une plaque
du type mixte, en plomb doux empâté. Lequadrillage en plomb doux
est obtenu parle procédé de Khotinsky*, qui consiste à forcer du
plomb rendu mou par Faction de la chaleur à passer au travers d'une
matrice ayant la forme que Ton désire. C'est un procédé analogue à
celui qui est employé dans la fabrication des tuyaux en plomb.
A cet effet, on emploie une presse hydraulique qui comprime le
plomb à environ 2.400 kilogrammes par centimètre carré.
Une électrode est constituée d'un certain nombre de rubans indé-
pendants placés dans le sens horizontal et réunis à leurs deux extré-
mités par des barrettes coulées directement dans un moule sur ces
extrémités. Entre chaque ruban, on laisse, dans le sens vertical, un
jeu de quelques millimètres pour permettre la dilatation dans ce
sens.
Chaque ruban est composé d'une âme pourvue sur ses deux faces
de nervures longitudinales par rapport au ruban et qui, par consé-
quent, sont disposées dans le sens de la largeur de la plaque. Les
nervures ont une forme différente suivant les applications. En géné-
ral la forme de nervures en queue d*aronde représentée en figure 328
est réservée pour les négatives ; pour les positives, on emploie de
1. Brevet français 170514, du 6 août 1885.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
C23
préférence la forme représentée en figure 327, avec nervures à sec-
tion trapézoïdale.
L'empâtage employé ici est un peu spécial. On se sert à cet eiïet
d'un mélange de poudre de plomb et de pierre ponce. La poudre de
plomb excessivement fine est obtenue par le procédé suivant : le
C I I I I 3
FiG. 327 et 3*28. — Profils de plaques Pulvis.
plomb amené à Tétat de fusion est conduit dans un ajutage métal*
lique au travers dqquel il s'écoule en un jet extrêmement fin. Il est
-s^
Fio. 329. — Ëlément Pulvis en élévation.
violemment brisé à sa sortie par un jet d'air chaud et comprimé qui
le réduit à l'état de poussière. Ces poussières se déposent dans une
série de chambres, puis sont enfin reprises et conservées dans des
caisses hermétiquement closes, de façon à éviter toute oxydation
jusqu'au moment du mélange avec la pierre ponce. C'est ce mélange
qui, malaxé à sec, puis imbibé d'eau, sert à garnir les plaques.
Le montage des éléments à poste fixe se fait comme Tindiquen t
les figures 3i9 et 330, qui se rapportent, la première à une coupe en
élévation et la seconde à une coupe en plan. Les plaques sont sus-
624
LES ACCUMULATKURS ÉLECTRIQUES
pendues par des crochets qu'elles portent à la partie supérieure ' sur
des dalles en verre qui sont inclinées et reposent dans les rainures
de deux châssis en plomb. L'écartement des plaques est assuré par
des tubes de verre portant à la partie supérieure un épaulement qui
les soutient sur deux plaques voisines. Les petits éléments sont mon-
Fio. 330. — Coupe en plan d'un élément Pulvis.
tés avec bacs en verre ; pour les plus gros, on se sert de bacs en bois
doublé de plomb.
Les principales constantes relatives à deux éléments à poste fixe
de la Compagnie générale d'Électricité sont les suivantes :
Type de l'élément
Nature du bac
L9
verre
259
370
390
63
26,4
89,4
300
275
245
210
185
160
130
40
P19
bois plombé
545
560
510
280
Dimensions extérieures du bac,
en millimètres :
Longueur
Largeur
Hauteur
Poids, en kilogrammes :
De Téléraent emballé
De l'acide à 24o B
Total
Capacités en ampères-heures
différents régimes :
10 heures
aux
120
400
1.350
8 -
1.236
6 —
1.102
4 —
944
3 —
832
2 —
720
1 -
584
Intensité normale de charge,
ampères
en
206
1. La Compagnie Française pour la Pulvérisation des métaux plaçait ces
crochets à peu près aux deux tiers de la hauteur des plaques, tandis que la Com-
pagnie générale d'Electricité les dispose à la partie supérieure.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
625
Accumulateurs B. 6. S. (Société des Voitures électriques et Accumu-
lateurs, systèmes. 6. S.). — Ces éléments sont spécialement destinés
aux automobiles électriques. Les plaques sont du type à oxydes rap-
portés. Les positives et les néga-
tives sont semblables ; elles ne
diffèrent que par Tépaisseur.
Elles sont constituées par une
grille en plomb antimonieux et
en deux parties rapportées, la
section des barreaux assemblés
formant deux triangles réunis au
sommet. Les alvéoles sont en
forme de grands losanges (20 mil-
limètres sur 20 millimètres envi-
ron) ; on les empâte de matière
active, puis on perfore chacun
d'eux de neuf trous de 1 milli-
mètre de diamètre.
La figure 331, qui représente
un élément monté, avec partie du
bac enlevée, montre Taspect de
ces plaques.
Les positives ont ordinaire-
ment 4 millimètres d'épaisseur,
et les négatives, 3 millimètres.
Le montage est effectué dans
un bac en ébonite; les plaques reposent sur deux tasseaux en
même matière ayant 15 millimètres de hauteur. Les séparateurs
sont des feuilles d'ébonite perforée munies de chaque côté de
quatre nervures verticales. Le bac est fermé par un couvercle en
deux pièces se montant et se démontant facilement. Les plaques
de même polarité sont réunies par soudure à.une barrette de plomb
qui porte le téton de prise de courant; celui-ci, entouré d'une bague
de caoutchouc, traverse le couvercle. Les connexions d'élément à
élément sont soudées ou bien réunies par un serre-file afin de faci-
liter le démontage.
D'après des indications fournies en 1900', les principales cons-
FiG. 331. — Élément B. G. S.
i. Éclairage électrique, l. XXV, p. 423 ; 15 décembre 1900.
40
636 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
tantes relatives à un élément pour automobiles seraient les sui*
vantes :
Type d'élément
V29
Nombre de plaques 29
Dimensions d'encombrement, en millimètres con-
nexions comprises; :
Longueur 207
Largeur 112
Hauteur 290
Poids de plaques, en kilogrammes 11,31
— total de Télément en kilogrammes 16,90
Capacités, en ampères-heures, aux différents régimes:
10 heures 260
5 — 230
3 — 202
Un élément pour inflammation des moteurs a comme caractéris-
tiques :
T\^ d'élémeiit
A il
Nombre de plaques Il
Dimensions d^encombrement en millimètres (con-
nexions comprises) :
Longueur 110
Largeur 78
Hauteur 170
Poids total de l'élément, en kilogrammes 3,275
Capacités, en ampères-heures, aux différents régimes :
166 heures 83
10 — 47
5 — 41
3 — 36
AocumnlateuFfl Julien (Société Puissance et Ljimière, Société TElec-
trique de Bruxelles). — Les premières plaques Julien étaient du type
à oxydes rapportés. Le support en plomb inoxydable (alliage con-
tenant 93 0/0 de plomb, 3,5 0/0 d'antimoine et 1,5 0/0 de mercure)
était constitué par une grille à barreaux triangulaires. On donnait
aux nervures horizontales une petite concavité, de sorte que les
alvéoles avaient la forme d'augets, dans lesquels on logeait la ma-
tière active; chaque pastille de matière active était perforée d'un
trou au centre.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
627
Pour les applications à la traction, les deux sociétés ci-dessus
construisent le système dénommé « monobloc )>*.
Dans ce système, Télectrode positive est du type à grande sur-
face et constituée par la superposition des feuilles de plomb ondulées
(Voir fig, 33i et 335), dont les ondulations se croisent de manière à
ménager entre elles Tintervalle nécessaire à la circulation de
Télectrolyte.
Ces feuilles ont O^^ïO à 0'"°>,75 d'épaisseur ; la hauteur des ondu-
FiG. 332, 333, 334 et 335. — Électrodes de Taccuinulateur Monobloc.
lations est de 2 millimètres et leur distance de 4 millimètres.
Elles sont découpées comme l'indique la figure 335, puis soudées
par leurs bords de façon à former un bloc. La formation de cette
électrode peut être accélérée en trempant préalablement les feuilles
dans une pâte fluide de peroxyde provenant de vieilles plaques.
Les plaques négatives sont constituées par les cylindres creux L
{fig, 333 et 334) en litharge coulée, dans lesquels les conducteurs C
sont entrés à frottement. Chacun des cylindres négatifs vient se
loger dans un des compartiments O du bloc positif. Des séparateurs
cylindriques en ébonite ondulée et perforée sont placés dans les
intervalles.
La surface active positive peut atteindre environ 45 décimètres
carrés par kilogramme de bloc positif. La surface négative est envi-
ron le 1/16 de celle-ci.
Brevet anglais 21956, du 3 octobre 1896; — Accumulateur Julien.
628 LE^ AOCt'MrLATELRS ÉLECTRIQL'ES
Voici quelques constantes relatires à an élément de ce système ' :
Dimensions ext»*rieures du Moc positif, en mm :
Hauteur 240
Longueur ITfî
Lanceur 142
Nombre de feuilles superposées lâO *
Nombre de cylindres n»^çalifs 4X5= 20
Poids en kib»2rammes du bloc positif 11,2
~ — des cylindres négatifs 6,185
— — du bac en ébonile 1,20
— — total de l'élément 23
Capaoilé, en ampères-heures, au régime de 75 amp. 206,9
Pour le montage, le bloc positif repose directement sur le fond du
bac en ébonite ; les cylindres négatifs, réunis par soudure à une
barrette en plomb qui porte la prise de courant, reposent sur le
fond par Tintermédiaire de pieds isolants.
Accumulateurs Aigle (Compagnie française de l'Accamnlateor
Aigle). — Les plaques de ces éléments sont du type à grille empà>
tée. La plaque J, de 198 millimètres de hauteur, 85 millimètres de
largeur et 3 millimètres d'épaisseur, possède un quadrillage à douze
alvéoles rectangulaires, chaque alvéole étant lui-même divisé en trois
parties par de petites barrettes destinées à maintenir la matière active.
Los poids respectifs de quadrillage et de matière active sont donnés
par les valeurs suivantes :
Plaque positive Plaque négratire
Poids de la grille 170 grammes 470 grammes
Poids de matière active empdtée 160 — 185 —
Poids total de la plaque 330 — 355 —
La matière active est introduite à Tétat de poudre sèche.
On comprime hydrauliquement, ce qui a pour effet d'appliquer en
même temps sur la matière active un certain nombre de saillies qui
forment ainsi des crochets retenant cette matière.
Les plaques du type Ca sont d'une construction semblable, mais
les alvéoles sont plus petits. La plaque, de 194 millimètres de hau-
teur, 108 millimètres de largeur et 3"*,5 d'épaisseur, possède
vingt-huit alvéoles.
1. D'aprôs Zat'harias, Die Akkumulatoren^ p. 55.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIATKURS 629
Les poids respeclifs de grille et de matière active sont les suivauts :
PUque positive Plaque négative
Poids de la grille 238 grammes 238 grammes
Poids de matière empâtée 263 — 292 —
Poids total de la plaque 501 — 530 —
Ces deux types de plaques sont employés dans les applications
de traction.
Pour les éléments à poste fixe, on fait usage ^ de plaques positives
possédant une âme striée ayant sur ses faces des saillies convena-
blement espacées. Les intervalles sont remplis de matière et on
comprime de façon à rabattre ces saillies sur la matière. Les plaques
négatives, de dimensions 220 millimètres de hauteur, 180 milli-
mètres de largeur et 6 millimètres d'épaisseur, pèsent 1.735 grammes.
Elles sont constituées, comme les plaques de traction, à Taide de
grilles remplies de matière active à la presse hydraulique. Les posi-
tives, de mêmes dimensions que les négatives, mais d'épaisseur
10 millimètres, ont les poids suivants :
Quadrillage à âme en plomb doux 2.500 grammes
Matière active 600 —
Poids total 3.100 —
Les éléments pour automobiles sont montés avec bacs en ébonite ;
les plaques, reposant sur des tasseaux, sont reliées entre elles par
soudure à des barrettes en plomb. Les séparateurs sont en ébonite
perforée ; ils sont munis de nervures verticales sur les deux faces. Les
valeurs suivantes montrent les principales caractéristiques des élé-
ments les plus employés pour les automobiles.
Type de l'élément
J 14
Dimensions extérieures de Télément, en mm : —
Longueur 218
Largeur 97
Hauteur (connexions comprises) 320
Poids total de l'élément, en kilogrammes 15,0
Capacité, en ampères-heures, au régime de 5 heures. 180
Acoamulateurs Moutarde. — Ces accumulateurs, dont les plaques
sont du type à oxydes rapportés, se distinguent principalement par
1. Brevet français 307573, du 29 janvier 1901.
630
LES ACCUMULATELRS ÉLECTRIQUES
la disposition concentrique des électrodes et par le montage de
celles-ci.
Chaque électrode est constituée par un cylindre armé de nervures
sur une face seulement. Pour les plaques positives, ces nervures
occupent la surface interne du cylindre, tandis qu'elles occupent la
surface externe dans le cylindre négatif. La forme des nervures est
également différente dans les
deux cas : les nervures de l'élec-
trode négative ont une section en
forme de T, de façon à retenir la
matière active dans des alvéoles
en queue d'ardnde ; les nervures
du cylindre positif ont, au con-
traire, une section trapézoïdale
avec la petite base à la surface.
La malière active est empâtée
dans les alvéoles ainsi établis et
forme une série de bagues ou
d'anneaux superposés verticale-
ment.
Cette disposition cylindrique ,
avec la matière active garnissan t
la paroi interne pour les posi-
tives, a été adoptée dans le
but d'obtenir une augmentation
d'adhérence de la matière par l'elTet du foisonnement.
Le montage d'un élément est effectué comme le représente la
figure 33i\. C'est le plus grand cylindre positif qui sert en même
temps de bac. Dans le montage concentrique des électrodes, on dis-
pose un cylindre positif à l'intérieur du cylindre négatif suivant, en
intercalant entre eux un manchon ou fourreau en matière isolante et
inattaquable à l'acide. Les différents cylindres de même polarité
étant reliés entre eux par des barrettes de connexion en plomb, on
obtient ainsi un ensemble rigide.
On remarque sur l'élément de la figure ^36 un trou de vidange à
la partie inférieure; cet orifice permet de vider l'appareil pour le
laver et enlever le dépôt de matière sans démonter les plaques. Un
couvercle en matière transparente empêche les projections d'acide,
tout en laissant passer les gaz.
FiG. 336. — AccuiTiuIateur Moutonlc.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
631
Les principales constantes de deux éléments à poste fixe sont
données par le tableau suivant :
Diamètre extérieur, en millimètres
Hauteur des cylindres, en millimètres...
Poids des électrodes, en kilogrammes . . .
— de Tacide à 25° B., en kilogrammes.
— total, en kilogrammes
Capacités, en ampères-heures, aux diffé-
rents régimes :
10 heures
4 —
Intensité de charge, en arap«»res
Ty^pe de l'élément.
n- 10
O-20
260
. 458
300
560
36,7
194
13,:}
77,4
50
271,4
250
1.250
213
1.063 '
197
988
41,7
208
I
v_
Accumulateurs de la Société Gramme. — Depuis trois ans cette
Société possède un atelier spécial de fabrication des accumulateurs .
1" Plaques, — Les plaques à
poste fixe sont construites de
dimensions 100x100 à 400 X 400.
Les plaques positives, à partir
de 150 millimètres, .sont du type
mixte. Elles sont constituées par
un quadrillage coulé en plomb
pur et muni de nervures horizon-
tales profondes ; chaque rainure
a comme profondeur l'3 de
l'épaisseur de la plaque, soit 3 à
5 millimètres suivant les plaques,
et 0"'",8 de largeur. Ces plaques
sont empâtées de matière active.
Les plaques positives de di-
mensions 100 X 100 sont du type
Faure. Comme les négatives de
toutes dimensions, elles sont cons-
tituées par une grille en plomb
antimonieux possédant de petits
alvéoles garnis de matière active.
Les plaques pour éléments de traction sont également du type
Faure. Ce sont des grilles en plomb antimonieux, de S"", 5 d*épais-
y/i:i:;^cii?^c:^?^i:^^ — :^ — i
(r::^:^:::^^:::^^:::^^:^::^^^::^
-y Z/ 7/ '2/ '2/ — 2/ Zd
FiG. 337. — Plaque à grille Gramme,
632 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
seur, ayant la forme donnée parla figure 337. Les barreaux de cette
grille sont triangulaires, la base du triangle étant située à la surface
de la plaque. Cette grille est empâtée.
2<> Eléments. — Dans les éléments à poste fixe, les plaques sont
jumellées, et Tensemble est posé sans aucun autre support sur les
bords des bacs. Les plaques des éléments d'extrémités ou de réduc-
tions sont munies de longues queues en plomb que Ton réunit en
faisceaux et sur lesquelles on soude à Tétain le câble de prise de
courant.
Les plaques sont maintenues à leur écartement par des crochets
en verre posés sur des baguettes en verre appuyées sur les
bacs.
Avec ces éléments, on peut obtenir une capacité massique de
3,9 ampères-heures par kilogramme d'électrodes au régime de
six heures, ou 2,2 ampères-heures au régime d'une heure.
Pour les éléments de traction, les bacs sont en ébonite et à ferme-
ture étanche. On obtient comme capacité massique avec ces éléments
16,2 -ampères-heures par. kilogramme d'électrodes au régime de
six heures.
Les plaques sont séparées entre elles par des plaques en ébonite
perforée, munies de nervures.
Les éléments d'allumage sont montés avec les plaques 100 X 100,
d'épaisseur 3 et 4 millimètres. Les bacs sont en ébonite ou en
celluloïd ; les séparateurs sont en ébonite ondulée et perforée.
Accumulateurs Peyrusson. — L'élément se compose d'une seule
positive et d'une seule négative, qui affectent la forme cylindrique et
sont concentriques.
L'électrode positive est constituée par une tige centrale A [fig. 338
et 339), qui sert de connexion et autour de laquelle sont soudés de
nombreux feuillets rayonnants, de O^^ïS d'épaisseur. Ces feuillets
sont encastrés dans des culots de plomb B et C en haut et en bas,
de façon à former un bloc rigide.
Pour construire la négative, on prend une feuille en plomb de
0°*",o d'épaisseur, qu'on plisse en éventail et qu'on roule ensuite en
forme de cylindre. Les plis internes D, E, F, etc., possèdent des
fentes afin de permettre la circulation du liquide. Deux couronnes
massives, l'une à la partie supérieure, l'autre à la partie inférieure,
donnent à la négative la rigidité nécessaire; la couronne supérieure
porte la prise de courant I.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIATEURS
633
Le vase cylindrique est en grès ou en verre. L'ëcarlement des
deux électrodes est maintenu par deux petites coupelles en porce-
laine J, K, Tune placée à la partie supérieure, et Tautre, à la partie
inférieure. Les deux électrodes reposent en outre sur des rondelles de
caoutchouc, de manière à éviter les chocs. Le bac est fermé par un
couvercle qui laisse passer les prises de courant.
Fio. 338 et 339.
Accumulateur Peyrasson.
FiG. 340. — Plaque Phœbus.
Accumulateurs Phœbns (A. Kaindler, constructeur). — Ces accu-
mulateurs ont leurs plaques à oxydes rapportés. Le support en
plomb antimonié est représenté en figure 340. Il est composé de deux
grilles parallèles dont Técartement est maintenu constant au moyen
d'entretoises passées dans des trous en nombre variable, suivant les
dimensions des plaques. La matière active rapportée remplit ainsi
les alvéoles des grilles etTespace intermédiaire.
La figure 341 montre le mode de montage adopté pour les éléments
à poste fixe. Le bac est en bois plombé ; les plaques reposent sur
des tasseaux isolants placés sur le fond du bac et qui sont munis
d'un certain nombre de cannelures pour le logement des plaques.
A la partie supérieure sont disposées deux traverses isolantes qui
portent des rainures et guident les plaques en assurant leur écarte-
ment. Les tasseaux et les traverses supérieures sont reliés par des
634
LES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
cadres et des écrous en plomb aniimonié. Les plaques de même
polarité sont reliées entre elles par des boulons ^
Fio. 341. — Accumulateur Phœbus.
Dans le tableau suivant, nous avons réuni quelques constantes
relatives à un élément pour automobiles.
Type de l'élémenl
B
Nombre de plaques 13
Dimensions des plaques, en millimètres :
Largeur 100
Hauteur 190
Dimensions des alvt'^oles, en millimètres 23 X 23
Poids, en kilogrammes, des électrodes 9,49
— — total de l'élément 13,21
Capacité, en ampères-heures, au régime de 5 heures :
Avec acide à 3oo B. tin charge 131,1
— — à 20O B. — 102,6
1. Dans une nouvelle fabrication, les plaques sont coulées d'une seule pièce et
les deux grilles sont entretoisées par des traverses pleines venues de fonte qui
divisent la hauteur de la plaque en sections égales. Quant aux connexions des
plaques entre elles, elles se font actuellement par soudure à une barrette de
plomb, ppur les éléments à poste fixe.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
635
Accumulateurs Peigne (Société électrique du Nord) . — Les plaques
positives appartiennent au type mixte. Elles sont constituées par la
juxtaposition d'une série de lamelles en plomb doux coulé dont les
deux faces sont creusées, comme le montre la figure 342, de cavités
Fio. 342. — La- Fio. 3»3. — Positive Peigne, Fig. 341. — Positive Peigne,
melle-Peigne. type A. type B.
rectangulaires qui donnent à chaque lamelle Taspect d'un double
peigne. Ces lamelles sont empâtées, juxtaposées, puis assemblées à
la partie supérieure, de façon que leur plus petite épaisseur se
trouve dans le sens de la largeur de la plaque. La figure 343 montre
Taspect d'une positive du type A terminée.
Les plaques négatives sont de construction identique; seule la
forme des cavités des lamelles est un peu modifiée.
Pour les plaques de plus grandes dimensions (type B), chaque
plaque est formée par la superposition de deux rangées de lamelles
soutenues par des enlretoises, comme rinditjue la figure 344.
Pour le montage des éléments, on emploie comme négatives
extrêmes des plaques plus minces que les autres. Dans les bacs en
636 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
verre les plaques reposent, par les talons qu'elles portent à la partie
supérieure, directement sur les bords de ces bacs. Les plaques de
même polarité sont reliées entre elles par boutonnage.
Le tableau suivant résume quelques constantes^ relatives à deux
éléments de cette Société.
Type de l'élément
As iH
Nombre de plaques il 47
Dimensions des plaques, en millimètres :
Largeur 120 420
Hauteur 200 400
Épaisseur 20 15
Poids, en kilogrammes :
D'une positive 2,90 13,60
— négative intermédiaire 2,8i 13,60
— — extrême 1 ,50 8,70
De plaques dans Télément 28,86 221,40
' Surface totale active d'une positive, en dm* 10 52
Capacité de Télément, en ampères-heures,
aux difTérents n'^gimes :
10 heures 150 1.200
5 — 125 1.000
3 ~ 99 780
Concentration de l'acide fin charge, en
degrés B 26 26
Accumulateurs Barbier. — Les plaques de ces éléments, construits
par la maison Gourd et Dubois, sont du type Faure.
Le support, en plomb antimonié, est formé par la réunion de deux
cuvettes à arêtes très arrondies et dont les grandes faces sont garnies
de pointes coniques venues de fonte avec elles. Ces cuvettes sont, en
outre, percées de trousde3"'",5 de diamètre environ, symétriquement
disposés entre les pointes. Les cuvettes sont remplies de poudre de
plomb très finement divisé, puis elles sont assemblées de telle sorte
que les pointes d'un côté se présentent en face des trous du côté
opposé. Celte disposition est nettement représentée parla figure 343,
qui montre un élément à trois plaques en perspective et en coupe.
Les pointes pénètrent dans la masse de matière ' active et répar-
tissent le courant. Après assemblage, les cuvettes sont soudées sur
tout leur pourtour et on les munit d'une queue de prise de courant.
La figure 346 représente une plaqae terminée.
i. Éclairage électrique, i. XXIX, p. 219; 9 novembre 1901.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 637
Dans le montage d'un élément [fig. 345), on fait reposer les plaques
directement sur des tasseaux triangulaires placés au fond du bac et
présentant des rainures dans lesquelles s'engagent les plaques. La
réunion des plaques de même polarité se fait par soudure à une
barrette en plomb.
Fio. 345. — Élément Barbier.
Fig. 346. — Plaque Uarbier.
Accumulateurs Fredet. — Ces éléments, présentés à l'exposition
de la Société française de Physique, en 4902, sont du type Faure, à
oxydes rapportés. Les plaques sont enveloppées soit d'une toile de
plomb ', soit d'un cloisonnement poreux ^.
1* Accumulateurs avec enveloppe en toile de plomb ou d'alliage
de plomb. — Les électrodes de cet accumulateur sont enveloppées
d'une chemise en toile de plomb ou d'alliage de plomb. Cette chemise
est fixée aux deux faces de l'électrode à l'aide de rivets venus de
fonte aux points de croisement des nervures de l'électrode.
Les figures 347 et 3\8 montrent la disposition employée: a est la
grille munie sur ses deux faces de nervures b; les alvéoles c sont
remplis de matière active d; e est la queue de prise de courant;
la toile de plomb enveloppe /* est ii\ée par des rivets g venus de
1. Brevet français 319528, du 12 mars 1902.
2. Brevet français 319529, du 12 mars 1902.
638
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
fonte et aussi sur les côtés, par des baguettes de serrage A assemblées
par les rivets g\
Les mailles de celte toile-enveloppe sont suffisamment faibles, en
vue d'empêcher la désagrégation de la matière active.
^^iO'l''^
Fio. 347 et 348. — Plaque Fredet à enveloppe en toile de plomb.
D'une brochure publiée par Tauieur à l'occasion de Texposition de
la Société Française, nous extrayons les passages suivants relatifs
à ces éléments :
POIDS
DURÉE
CAPACITÉ
INTENSITÉ
CAPAUTE
TYPE
delà
INTENSITÉ
MASSIQCE
MASSIVCB
DE l'ÉLÊME.'VT
4Vlectr«4et
DÉCHARGE
eo
en ampères
ea
eo kg
heures
iipères-keim
kf4'f)fdN4es
M4>lc(lrtta
16.5
10
166
i,n
19,5
7 plaques
8,5
i
0,5
32
96
3,76
11,29
180X140 mm.
66
66
7,76
7,76
100
50
11,7
5,85
13 plaques
180X 140 mm.
17
5,5
3,75
35
43
60
280
237
225
2,05
2,52
3,52
16,47
13,91
13,23
13 plaques
•>*;
8
49
392
1,96
15,68
18.» X 100 mm.
..>
4
85
340
3,4
13,6
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
639
2° Accumulateurs à cloisons poreuses, — Dans cet accumulateur,
les électrodes sont séparées les unes des autres par des cloisons
poreuses, très perméables aux liquides. Ces cloisons peuvent être
en porcelaine des filtres, porcelaine d'amiante, toile d'amiante, etc.
L'auteur emploie de préférence la porcelaine d'amiante.
Fio. 349 et 350.
Plaque Fredet avec cloison poreuse.
Fio. 331. — Mon- Fio. 352. — Mon-
tage avec pla- tage avec vases
ques poreuses. poreux.
Les figures 349 et 350 se rapportent à une des dispositions em-
ployées : les plaques poreuses /*, indépendantes les unes des autres,
sont munies sur leurs deux faces de rainures verticales et horizon-
tales r, de manière à faciliter la circulation du liquide ; elles sont
appliquées exactement contre les faces des électrodes a garnies de
matière active d.
On peut aussi monter chaque électrode a entre deux plaques
poreuses indépendantes A, munies de nervures extérieures i {fig, 351),
permettant d'obtenir une libre circulation entre deux parois poreuses
voisines.
Dans une troisième disposition [fig, 352), chaque électrode a est
insérée dans un vase poreux ,çr à section rectangulaire, ouvert seule-
ment à sa partie supérieure et perforé au besoin sur ses petites
faces.
-Les cloisons en porcelaine d'amiante, employées ici, absorbent
environ 40 0/0 de leur poids d'électrolyte ; elles n'augmentent que
très peu la résistance intérieure.
640
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La brochure mentionnée ci-dessus donne les valeurs suivantes
relatives à un élément de ce type.
POIDS
DURÉE
CAPACITÉ
i:<Tc.isiTi
CAPACITÉ
TYPE
TOTAL
delà
INTENSITÉ
M aSSIQOE
M&SUQDS
DK L'ÉLiXE.NT
4>le((ro4es
DéCHAROB
eo
en ampères
en
n upèrfs
par
eiaip.-keves
en kg
heures
tipèns keires
k^réifctndfs
k«4'«ledft4ef
24
12
288
0,64
15,56
i3 plaques ^
18,5 i
13
21
273
1,13
14,75
180X140 mm.!
4.7.5
47
223
2,54
12,06
1
2,75
57
150,7
3,08
8,47
Accumulateurs L.-F. Lacroix *. — L'àme des électrodes est consti-
tuée par un alliage non formable pendant que la surface est en
plomb doux.
Les électrodes sont composées de fils bimétalliques de faible dia-
FiG. 353 et 354. — Accumulateur Lacroix.
mètre. Pour cela, on passe à la filière un alliage de plomb et d'anti-
moine. Quand le fil est de grosseur voulue, on le décape et on4e
plonge dans un bain d'alliage fusible à basse température (100
1. Brevet français 299834, du 2 mai 1900.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUfATEUItS 641
à 12(y* C). On le passe ensuite dans un tube de plomb pur à la presse
à plomb. Pendant cette opération, Talliage fusible entre en fusion
et soude ainsi l'un à Tautre les deux métaux. 11 n'y a plus ensuite
qu'à étirer au diamètre demandé.
Pour les éléments de traction, l'àme non formable a un diamètre
de 0°»", 05 à O"*" ,6; la couche de plomb doux extérieur a 0"",2 d'épais-
seur. L'élément de 120 ampères-heures possède neuf plaques (posi-
tives et négatives semblables), renfermant chacune 300 de ces fils
ayant 200 millimètres de longueur, disposés sur trois rangs de cent
et soudés à la soudure autogène à une barrette supérieure (fig, 353) en
plomb antimonié. A l'extrémité inférieure , les fils sont soudés soit entre
eux, soit aune barrette en plomb antimonié. Il n'y a pas de cadre.
Les figures 353 et 354 montrent le montage employé : le bac en
ébonite porte à sa partie supérieure deux épaulemenls e, ^, possédant
des créneaux cr. Les encoches qui reçoivent les [barrettes des élec-
trodes sont placées en quinconce sur les épaulements et ont alterna-
tivement, comme profondeur, soit la hauteur de la barrette, soit deux
fois cette hauteur. Les encoches de plus grande profondeur reçoivent
la partie surbaissée de la barrette ; les autres reçoivent la partie
droite. De cette façon, on peut placer sur deux plans différents les
extrémités des barrettes positives et négatives, ce qui permet de
faire facilement la connexion des plaques de même polarité entre
elles. A cet effet, les barrettes possèdent à leur partie supérieure
une projection cylindrique p qui vient se loger dans les trous pratiqués
sur les barres de connexion; il suffit de faire une petite soudure au
chalumeau sur la partie supérieure de la projection.
Les barres de connexion ha^ b'a\ portent au milieu une projection
épaulée, filetée, sur laquelle est vissé le bouton moUeté qui sert de
prise de courant.
Entre la partie surbaissée des supports et la barre collectrice, on
a logé dans la partie vide de l'encoche une petite lame en ébonite
afin d'éviter les déplacements qui pourraient créer des courts-circuits.
Entre les électrodes existent des séparateurs en ébonite perforée,
munis de renflements de distance en distance.
Le couvercle est en ébonite. Il porte trois ouvertures : deux pour
le passage des tiges et une au milieu pour l'évacuation des gaz. Il
est muni, en outre, comme le montre la figure 353, d'une nervure
de 4 à 5 millimètres de hauteur formant ainsi autour du trou central
une sorte de cuvette qui empoche l'acide entraîné d'être projeté en
dehors du bac. Cette disposition permet, en outre, d'assurer Télan-
41
642
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
chéité en coulant de la paraffine dans la cavilé comprise entre cette
nervure et les bords du bac.
Accumulateur Louis Renaud. — Cet accumulateur ^ est du type
Faure, à oxydes rapportés. Il est caractérisé par ce fait qu'une des
électrodes forme bloc avec le bac pendant que Tautre forme une série
de chandelles qu'on introduit dans le bloc.
Louis Renaud prend comme récipient une des électrodes et
2 < 6
FiG. 3o5, 356, 357, 358, 359 et 360. — Accumulateurs Renaud.
enferme la matière active entre deux séparations rigides, de façon à
avoir un contact parfait.
Les figures 355, 356, 358 et 360 montrent un accumulateur complet
en coupes verticale et horizontale. L'électrode négative se compose
d'une auge en plomb A, que Ton recouvre extérieurement de gutta-
percha, paraffine, etc., et qui renferme la matière active. Dans des
cavités cylindriques ou autres de celle-ci sont introduits des tubes
en plomb C, qui reposent simplement sur le fond ou sont fixés à lui
(par soudure par exemple) et possèdent des trous a suffisamment
nombreux et gros pour permettre le passage des gaz et de Télectro-
lyte. Les tubes peuvent aussi consister en matière inerte ou résistant
à Tacide et non conductrice, de nature très poreuse, ou perforée.
Pour que Télectrolyte puisse encore mieux pénétrer dans la matière
1. Brevet français du 6 décembre 1899; — VÈclairage électrique, t. XXVIl,
p. 37i.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIATEURS 643
active, on à ménagé dans celle-ci de très petites ouvertures D.
La prise de courant peut se faire soit sur la cuve A, soit sur les
tubes métalliques C.
La positive {fig, 355) est disposée dans un tube E ou autour d'un
conducteur métallique F. Le tube E peut être uni ou muni comme K
[fig, 359 et 360) de bosses ou pointes h. On peut prendre, comme dans
la figure 355, une spirale G ou des disques en plomb H empilés les uns
sur les autres. On peut aussi placer {fig, 357) dans un tube 1 muni de
petits trous a un conducteur métallique ou un tube K perforé, et
remplir de matière active l'espace compris entre les deux tubes
inoxydables.
Le tube I est fixé sur un bloc isolant et la « chandelle » ainsi
obtenue est introduite dans le tube négatif C qu'elle ne touche nulle
part. Elle peut aussi être introduite dans un tube M entouré de
matière active et d'un autre tube extérieur.
L'ensemble est ensuite glissé dans un des compartiments de la
cuve A, remplie de la matière active négative, de sorte que celle-ci est
en contact avec une grande surface de conducteur.
La disposition de la ligure 357 peut également être utilisée comme
accumulateur indépendant.
Des pointes, comme celles h qui existent à l'intérieur du tube I et
à l'extérieur du tube K (fig, 359 et 360), peuvent également être dis-
posées à l'intérieur de la cuve A et à l'extérieur du tube C pour aug-
menter les surfaces de contact.
Lorsque les tubes C sont en métal, on les recouvre de matière
isolante ; ou bien encore on place celle-ci sur les tubes 1 aux extré-
mités ou sur toute la longueur.
La cuve A peut aussi constituer le pôle positif de l'accumulateur.
Aocumulatettr W.B. Bary <. — Les positives de cet élément sont du
type Planté, et les négatives, du type Faure.
Les électrodes sont constituées par une série d'anneaux en plomb
de 0"°,5 d'épaisseur, obtenus par estampage et ayant la forme de
gouttières munies de quelques saillies à la partie inférieure. Ces
anneaux sont superposés en laissant entre eux un intervalle d'environ
1 millimètre et sont ensuite soudés par des nervures longitudinales
à deux anneaux plus épais, un à la partie supérieure et un autre à
la partie inférieure.
1. Éclairage éUclrique, t. XXVIir, p. 404.
644
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
On obtient ainsi des électrodes cylindriques que Ton dispose con-
centriquement, comme le représentent les figures 361, 362 et 363. La
figure 361 montre une coupe des anneaux; les figures 362 et 363, une
vue en élévation avec coupe et une vue en plan d'un élément composé
de 5 électrodes cylindriques, 2 positives dont Panneau de connexion
est à la partie supérieure, et 3 négatives dontTanneau déconnexion
Fir.. 361, 362 et 363. — Accumulateur Bary.
se trouve à la partie inférieure. Les négatives sont fabriquées exac-
tement comme les positives, avec cette différence qu'elles sont
empâtées à base de litharge, tandis que les positives sont à formation
Planté.
Un élément à trois électrodes de 195 millimètres de hauteur aurait
une surface totale positive de 63*'°2,32; Télectrode positive, de 85
et 71 millimètres de diamètre extérieur et intérieur, aurait un poids
total de 2''»,066 avant formation Planté. Les deux négatives, séparées
de 8 millimètres de la positive, pèseraient 1^^,467 pour celle inté-
rieure et 3''^,053 pour l'extérieure, après empâtage et formation.
Accumulateur Saturne. — La plaque Jeanty < (accumulateur Saturne)
est constituée par la superposition de petites plaquettes élémen-
taires de deux types différents. La figure 364 montre un de ces types
en élévation, et la figure 365, une coupe suivant 2-2 de la figure 364.
C'est une grille en plomb doux A, munie sur ses deux faces de
rebords a en saillie sur son plan, et d'une nervure centrale a^ ayant
la section des rebords a.
1. Brevet français 3003i)2.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
645
Le deuxième type de plaquette, représenté par les figures 366 et 367,
est constitué par une sorte de peigne comprenant un ou plusieurs
barreaux longitudinaux B et des dents transversales b.
Pour réaliser une plaque, on superpose alternativement des pla-
quettes de ces deux genres, et on les maintient dans un cadre C en
plomb. A cet effet, les grilles élémentaires sont munies à leurs extré-
FiG. 3()(i et 367. — Plaquette élémentaire Saturne.
Fio. 364 et 365.— Plaquette
élémentaire Saturne.
FiG. 368. — Plaque Saturne.
mités, et suivant leur grand axe, de deux petites tiges, et le cadre C
possède des rainures correspondantes. Le contact est ensuite assuré
par soudure.
La figure 368 se rapporte au cas de plaquettes superposées horizon-
talement. Un des deux types de plaquettes élémentaires étant muni
d'un rebord saillant, les différentes plaquettes ne se touchent que
sur des arêtes vives, et on ne masque ainsi qu'une faible partie de la
surface active.
6.6 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Accumulateur de Dion, Bouton et G''. — F^es plaques de cet accu-
FiG. 369. — Plaque de Dion, Bouton.
mulateur, destiné principalement à rautomobilisme, sont du type à
oxydes rapportés.
Le support est urne grille affectant la forme de la figure 369. Elle
J
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 647
se compose, comme on le voit, de deux grilles à alvéoles rectangu-
f
%
Fio. 370. — Élément de Dion, Bouton.
laîres, qui sont réunies par un cadre ainsi que par des nervures
verticales au milieu de la plaque. Les barreaux des grilles opposées
sont exactement en regard les uns des autres.
648 I-ES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Cette plaque est obtenue par coulée et d'une seule pièce dans un
moule dont la partie centrale est occupée par un peigne. L'intervalle
compris entre deux dents consécutives de ce peigne permet au plomb
liquide de passer pour former les nervures verticales qui servent à
réunir les deux grilles parallèles venues de fonte simultanément.
Les alvéoles des grilles ont, dans les éléments pour automobiles,
environ 3 millimètres de hauteur et 9 millimètres de largeur.
Le montage des éléments est représenté en figure 370. Le bac en
ébonite porte à la partie inférieure deux tasseaux sur lesquels reposent
les plaques. Des séparateurs en ébonite perforée et ondulée main-
tiennent récart«ment. Les plaques de même polarité sont soudées à
une barrette en plomb qui porte la tige de prise de courant. Le bac
est fermé par un couvercle en ébonite qui porte un rebord en forme
de cuvelte et qui s'applique sur le bac par Tintermédiaire d'une
feuille de caoutchouc souple formant joint. Deux trous dans ce cou-
vercle laissent passer les deux tiges en plomb de prise de courant.
D'après V Electricien ^ ^ un élément renfermant 7 kilogrammes de
plaques donnerait une capacité de 172 ampères-heures à 15 ampères,
soit au régime de ii,5 heures.
Accumulateur Oheval-Lindemann^. — L'électrode négative, de forme
parallélépipédique, est percée d'ouvertures dans lesquelles viennent
se loger les bougies ou crayons positifs. La figure 371 montre la
constitution d'une bougie positive. Le peroxyde de plomb z est
maintenu à l'intérieur d'une gaine x, qui peut être en matière iso-
lante, perforée de petits trous et fermée hermétiquement en bas. Le
conducteur central en plomb y est pourvu d'un bourrelet te, La
figure 372 montre une bougie creuse, la matière active z étant main-
tenue entre deux gaines concentriques x^ x\ et les conducteurs en
plomb y étant noyés dans la masse. Ces conducteurs sont soudés
aux connexions u [fig. 373) ; et les bougies sont fixées à leur partie
supérieure par la plaque isolante I.
La négative est constituée par les parois verticales A, B, C, D,
soudées à deux plaques horizontales E, F, percées des ouvertures
«, by c, d [fig. 374), qui doivent recevoir les bougies. A l'intérieur
de ces ouvertures, des gaines perforées, pouvant être en matière
isolante, limitent la matière active négative -s^, à l'intérieur de laquelle
1. Électricien du 14 décembre 1901, p. 371.
2. Brevet belge 143332, du 19 juin 1899; — brevet allemand 128670, du
5 août 1899.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIJ^TEURS
649
sont noyés les conducteurs /, ^ réunis à la lame de connexion s. Les
parois A, B, C, D peuvent former le récipient étanche en soudant
un fond G à une certaine distance de la plaque horizontale F.
Fio. 371 et372. — Électrodes positives Fio. 373 et 374. — Accumulateur
Cheval- Lin demann. Cheval-Lindeniann.
Un élément de i5 kilogrammes de ce type pour automobiles a les
constantes suivantes, d'après Emile Piérard * :
Dimensions extérieures de Télément,
en millimètres :
Longueur 200
Largeur i2!>
Hauteur 270
Nombre de bougies 5 X 3 r= 15
i. Éclairage électrique, t. XXVII, p. 65.
650
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Poids, en kilogrammes :
De matière active positive
— négative
Total d'électrodes
Du bac
De Tacide à 28° B
Total de l'élément
Capacité, en amp. -heures, à 45 amp.
Intensité de charge, en ampères
2,2
3,1
9
2,2
3,8
15,0
250
15
Accumulateur Bainville \ — Les électrodes, positive et négative,
sont toutes deux du type à grande surface. Elles sont en plomb doux
laminé, et de construction identique.
«" â" éy"
Fio. 375 et 376. — Électrodes BainviJle.
Chaque électrode est obtenue par Tassemblage de tiges élémen-
taires cylindriques disposées verticalement, et soudées, de façon à
constituer une plaque plane, à une barrette horizontale en plomb
qui porte la queue de prise de courant et deux prolongements pour
la suspension.
Une tige élémentaire est formée d'une âme cylindrique autour de
laquelle rayonnent des ailettes longitudinales, ainsi qu il est repré-
senté en coupe, sur les figures 375 et 376.
Ces tiges sont obtenues par filage sous pression, à la presse
hydraulique, du plomb au travers de filières de profil déterminé. Les
tiges, coupées à la longueur convenable, sOnt pincées en môme temps
par une de leurs extrémités, de façon à rabattre les ailettes contre
rame sur une longueur de 10 à i 5 millimètres ; elles sont ensuite
réunies en nombre convenable dans un support spécial, qui porte à
sa partie inférieure un moule dans lequel pénètrent les extrémités
aplaties des tiges. Ce moule est trempé dans un bain de plomb fondu,
1. Brevet français 30249 i, du 23 juillet 1900.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 651
puis sorti rapidement. Toutes les queues de tiges se trouvent ainsi
réunies à une barrette qui porte la prise de courant de la plaque.
On opère de même pour réunir les électrodes de même polarité
d'un élément.
Les ailettes des tiges ayant même épaisseur à la surface et à
Tàme, le diamètre de cette âme est évidemment déterminé par le
nombre et Tépaisseur des ailettes. Le nombre de celles-ci varie de 6
à 30, et leur épaisseur, de 0"",2 à 0"*",5. On adopte en général 12
comme développement de surface; c'est ce qu'on obtient avec 16 ai-
lettes de 3 millimètres de largeur.
Pour le montage, on intercale une feuille d'ébonite perforée entre
les tiges d'une même électrode, de façon que cette feuille passe
alternativement (Voir fig. 376) sur Tune, puis sur l'autre face de la
plaque, en contournant successivement les diiTérentes tiges.
Les plaques de polarité différente sont placées directement l'une
contre l'autre. Dans cette opération, on s'arrange pour que la paroi
isolante perforée touche à la fois le côté antérieur de la tige d'une
plaque et le côté postérieur de la tige correspondante de la plaque
de polarité contraire. Cette disposition a pour but de donner au sys-
tème une solidité suffisante et de réduire les écartements entre les
plaques.
Les capacités données correspondent à 0,6 ampère-heure par déci-
mètre carré de surface active au régime de quatre heures.
Accumulateur Lagarde. — Les plaques de cet accumulateur, pré-
senté au Concours de l'Automobile-Club, en 1898, sont du type à
oxydes rapportés.
La grille, représentée en figure 378, est la même pour les positives
et pour les négatives. Les nervures ont une section en forme de
losange, et chaque alvéole carré a 8 millimètres de côté. Après em-
pâtage, le cadre seul de la plaque reste apparent.
Les plaques négatives sont montées nues ; quant aux positives,
elles sont d*abord enveloppées dans une feuille de papier parche-
miné, puis on les recouvre d'un sac en fil de caoutchouc, comme on
le voit en figure 377. Cette enveloppe a été établie en vue de retenir
la matière active; elle sert en outre de séparateur, les plaques po-
sitives et négatives étant directement appliquées les unes contre les
autres.
Les plaques, soudées à deux barrettes en plomb, sont montées
dans un bac en ébonite fermé par un couvercle qui vient reposer sur
652
lifiS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
un épaulement intérieur des parois de ce bac. Sur tout son pour-
tour, ce couvercle est muni d'une encoche dans laquelle on loge une
bande de caoutchouc, qui est comprimée entre le couvercle et la paroi
du bac par un cadre maintenu par des chevilles isolantes.
Les prises de courant traversent le couvercle dans des trous ta-
raudés sur lesquels on visse une pièce en ébonite dont la partie infé-
rieure est garnie de caoutchouc, qui fait joint autour de la base de la
prise de courant.
Fio. 377 et 578. — Plaque Lagarde.
Pour une capacité de 120 am pères-heures en cinq heures, Télément
présenté au Concours de 1898 avait comme caractéristiques les va-
leurs suivantes :
Nombre de plaques 13
Dimensions des plaques, en millim.:
Hauteur 200
Lnrgeur 155
Épaisseur % (+) et .5 ( — )
Dimensions extérieures du bac, en mm. :
Hauteur 280
l.ongueur 160
Largeur 110
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
Poids, en kilogrammes :
Du support positif 0,22
De la matière active positive 0,86
De la plaque positive 1,08
Du support négatif 0,18:»
De la matière active négative 0,76r»
De la plaque négative 0,950
Du bac 1,400
De Télectrolyte (ci =z i ,274) 1 ,400
Total de Télément 16,000
653
Accumulateur de la Société des Soudières électrolytiques. — Les
plaques sont du type à oxydes rapportés. Les positives et les néga-
tives ont la même constitution : ce sont des grilles à petits alvéoles
carrés, représentées en figure 379. Le point particulier est Tempà-
tage. On sait que cette Société
exploite le procédé Hulin pour
l'obtention de la soude caus-
tique par électrolyse. L'alliage
de plomb et de sodium obtenu
par voie électrolytique est
traité parTeau, et il se produit
de la soude caustique avec du
plomb spongieux comme sous-
produit.
C'est à Taide de ce plomb
spongieux laissé à Tair afin de
l'oxyder qu'on empâte les qua-
drillages.
On peut aussi couler direc-
tement, dans la grille en plomb
antimonieux placée dans un
moule, l'alliage alcalin plomb-
C u 'X - - k, :i
^ ~ lt_^- _ -■ •■■ 3
L --^H - -A
u - ' -4
-*^ H — ^ , - .f^ ;i
1
f :
^^ k !
^XU H^' ^
- -^éEC
h -ŒE
,.^ >U.J.M.^/rrrr T
Fio. 379. — Plaque de la Société
des Soudières électrolytiiiues.
sodium en fusion ^ Après refroidissement, la plaque obtenue est
plongée dans l'eau, qui dissout à l'état do soude les 18 à 20 0/0 de
sodium. Cependant, avec l'eau, le dégagement d'hydrogène est trop
vif, et il en résulte que le plomb se boursoufle et s'écaille. On évite
cet inconvénient en employant des dissolutions de composés oxygé-
nés capables d'absorber l'hydrogène naissant ; on prend par exemple
1. L'Industrie électrochimique ^ p. 21.
6o4 LES ACGL'MUIATEURS ÉLECTRIQUES
une solution d^azotate de sodium à 20^ B., ou encore une solution
d'un bisulfite alcalin.
Le montage des éléments pour automobiles n'oiïre rien de parti-
culier ; les plaques, disposées dans un bac en ébonite, reposent sur
des tasseaux; les séparateurs sont des peignes en ébonite; les
plaques de même polarité sont réunies entre elles par soudure à
une barrette de plomb. L'élément est fermé, à la façon ordinaire,
par un couvercle également en ébonite.
Un élément présenté pour une capacité de 120 ampères-heures en
cinq heures, au Concours d'Accumulateurs de 1898, avait comme
principales caractéristiques les valeurs suivantes :
Nombre de plaques 15
Dimensions des plaques, enmillimètres:
Hauteur 150
Largeur 450
Épaisseur 4,5
Dimensions extérieures du bac, en
millimètres :
Hauteur 215
Longueur 150
Largeur 160
Poids, en kilogrammes :
Des électrodes 8,23
Du bac 0,83
De Facide (densité 1,22) 2,62
Total de Télément 13,80
Accumulateurs de V a Accumulatoren-Fabrik Aktien-Gesellschaf t ». —
io Plaques. — Primitivement, celte Société fabriquait pour ses plaques
positives des quadrillages coulés en plomb doux et constitués d'une
âme épaisse munie d'un assez grand nombre de nervures hori-
zontales. La plaque ainsi coulée était formée suivant le procédé
Tudor : Pour cela elle était peroxydée superficiellement, d'après la
méthode Planté, jusqu'à obtention du quart ou du tiers delà capacité
normale. Puis les intervalles des nervures étaient empâtés à l'aide
d'un mélange de minium et d'acide sulfurique. 11 ne restait plus
ensuite qu'à soumettre la plaque à une deuxième formation pour
peroxyder Tempâtage.
Comme les premières plaques de la Société Tudor, ces plaques
appartenaient au type mixte.
Dans la suite, les nervures furent coulées plus fines et plus larges,
MOiNOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
655
ce qui augmentait la surface active de la plaque, après la chute de
la matière active. Puis les plaiques furent en outre munies d*un cer-
tain nombre de nervures verticales qui contribuèrent à en augmen-
ter la rigidité.
Fie. 380.
Positive de T Accumula tore ii-Fabrik A. G.
A partir de ce moment, Tempâlage fut supprimé, et les plaques,
qui offraient une grande surface, furent seulement formées par le
procédé Planté*
FiG. 381. — Fragment de plaque positive de rAccumuialoren-Fabrik A. G.
Enfin, par un perfectionnement plus récent dans la coulée, on put
supprimer complètement Tâme des plaques, malgré Textrême finesse
des nervures, et par suite diminuer le poids; la rigidité étant suffi-
samment assurée par les nervures transversales.
656
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La plaque positive actuelle, du type Planté, représentée en figure 380
(plaque entière) et en figure 381 (morceau de plaque en vraie gran-
deur), se compose donc d'un quadrillage coulé en plomb doux et
possédant sur ses deux faces un nombre considérable de fines ner-
vures verticales très rapprochées et de section triangulaire, le som-
met étant à la surface et la base au milieu de la plaque, qui ne pos-
sède pas d'âme. Des nervures horizontales bien plus espacées donnent
FiG. 382. — Négative de l'Accu mulatoren-Fabrik A. G.
de la rigidité à la plaque, qui est munie d'un cadre et de deux
queues de suspension. La figure 380 se rapporte à une plaque positive
ayant environ 30 centimètres de hauteur et 28 centimètres de largeur.
Pour le profil donné par la figure 381, le développement de surface
est de 6. 11 atteint 8 pour des plaques plus épaisses. Les nervures
verticales sont au nombre de 1 1 par centimètre ; quant aux ner-
vures horizontales, elles sont espacées de 5 millimètres environ.
La plaque négative, représentée en figure 382, est du type Faure à
oxydes rapportés. C'est une grille dont les barreaux verticaux et
horizontaux forment des alvéoles rectangulaires dont le plus grand
côté est dHUsle sens horizontal. Ces alvéoles sont remplis d'un em-
pâtage spécial à base de litharge.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIJLTEURS 657
La plaque négative, représentée en figure 382, a les mêmes dimen-
sions extérieures que la plaque positive de la figure 380.
2*> Éléments,— Le montage des éléments à poste fixe s'effectue dans
des bacs en verre pour les petits éléments et en bois doublé de
plomb pour les gros. Dans le premier cas, les plaques reposent par
les talons qu'elles portent à la partie supérieure sur les bords du
bac ; dans le deuxième cas, ces mêmes talons reposent sur des dalles
en verre, qui s'élèvent au-dessus du niveau de Tacide de façon à em-
pècher que la matière active en suspension dans Télectrolyte ne
vienne se déposer sur les bords de ces dalles et créer ainsi des
courts-circuits.
Les plaques de même polarité sont réunies entre elles par soudure
à une barrette de connexion en plomb.
Le tableau suivant donne quelques valeurs caractéristiques de ces
éléments.
Type de l'élémeot
GIO 644
Nature du bac verre bois doublé
de plomb
Dimensions extérieures du bac, en
millimètres :
Hauteur 505 600
Longueur 215 465
Largeur 241) 525
Nombre de plaques 10 positives 44 positives
et 11 négatives et 45 né^^atives
Poids total de Télément, en kilogr. :
Sans acide 41 210
Avec acide 63 298
Capacités, en ampères-heures, aux
difTérents régimes :
Éléments G à décharge lente :
10 heures 242 1.197
7,:i — 222 I.IOO
5 - 202 1.003
3 — 180 891
Éléments GS à décharge rapide :
3 heures 171 8i9
2 — 147 729
1 — 123 610
Intensité maxima de charge, en am-
pères :
Éléments G à décharge lente. . . . 60 297
— GS à décharge rapide.. 75 374
42
658 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La densité de Facide employé est 1,18 (i2^ B.). Pour les dé-
charges lentes, la différence de potentiel finale doit être 1,83 volt. A.
la décharge en une heure, on peut descendre à 1,75 volt.
Les éléments transporlables employés pour Téclairage des trains,
la propulsion des bateaux, les laboratoires, etc., ont sensiblement les
mômes capacités spécifiques ; ils ne diffèrent que par les dimensions
des plaques. La plaque négative utilisée ici a une forme différente
de celle donnée par la figure 382. C'est une grille dont les barreaux
sont inclinés, ce qui donne aux alvéoles la forme de losanges, que
des nervures horizontales viennent couper en deux. On trouvera
dans le tableau suivant les principales constantes d'un élément
type G.O. 50 n^ III pour éclairage des trains, et dont le bac est en
ébonite.
Dimensions extérieures de Télément, en
millimètres :
Hauteur 275
Longueur 120
Largeur 190
Nombre de plaques 3 positives et 4 négatives
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 190
Largeur 160
Épaisseur U (j-j et 6 (— )
Poids des plaques positives, en kilogrammes. 7,95
— — négatives, — . 4,40
— total d'électrodes, en kilogrammes . . . 12,35
— d aride sulfurique(rf=: 1,18), en kilogr. 3,54
— total de l'élément, en kilogrammes. . . 20,00
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
10 heures 111
7,5 — 100
r> — 91
3 — 78
Intensité maxiraa de charge, en ampères 30
Pour les voitures automobiles, les éléments montés avec bacs en
ébonite sont calculés de plus grande capacité spécifique que les pré-
cédents, ainsi qu'on peut le constater par les valeurs suivantes, qui
se rapportent à Télément 0. 72 n** 111.
MONOGRAPiriE DES ACCUMULATEURS 6îi9
Encombrement total de Télément, en milli-
mètres (connexions comprises) :
Hauteur "377
Longueur 100
Largeur 186
Nombre de plaques 3 positives et 4 négatives
Poids de Télément, en kilogrammes :
Sans acide 17,3
Avec acide 20,5
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
5 heures 130
4 — 120
3 — 108
2 — 86
1 — 65
Acoamnlateurs Gottfried Hagen (Kôlner Aooumulatoren-Werke
Gottfried Hagen). — Les plaques construites par cette fabrique, à
Kalk, près de Cologne, sont principalement des plaques à grille.
La figure 383 montre une par*
tie de plaque en élévation et deux
coupes, une verticale et uno ho-
rizontale ^ Ces plaques, dont les
nervures ont une section plus
grande à la surface qu'au milieu,
étaient construites au début à
Faide de noyaux en sable.
Ce procédé, trop coûteux, a été
depuis remplacé par la coulée
avec un moule spécial^, dont les
deux moitiés s'écartent sous un
angle de 45^ par rapport au plan
de la plaque.
Dans ces plaques à grille, les
positives ont le même quadril-
lage que les négatives.
La fabrique Hagen construit également des électrodes à grande
surface. Celles-ci ^ sont à âme et comportent, comme le montrent les
n r
UiLTir
nr
Fio.
J_
2 3 Cm
383. ^ Plaque à grille G. Hagen.
1. Paul Schoop, Handbuch der elecirischen Açcumulaloren, p. 97.
2. Brevet allemand 77492.
3. Brevet allemand 116924, du 27 juin 1899.
660
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
figures 384 à 387, un grand nombre de fines nervures horizontales
très rapprocliées. Afin d*éviter que les gaz demeurant sous les ner-
vures masquent une partie de la surface active, lorsque la plaque est
coulée, on passe sur elle, perpendiculairement ou obliquement, un
outil coupant spécial qui entaille les nervures soit jusqu'à Tâme, soit,
ce qui vaut mieux encore, en partie seulement. L'outil taille alter-
nativement dans les deux sens, de sorte qu'après l'opération les
nervures ne sont plus droites, mais ^en forme de zigzag, comme le
FiG. 384, 38a, 386 et 387. - Plaque à grande ?urface G. Hagen.
montrent les figures 386 et 387, chaque partie de nervure devenant,
en outre, une surface gauche. Cette disposition permet le libre déga-
gement des gaz.
Tous les éléments sont montés de préférence avec les plaques à
grille, même les éléments de batterie-tampon, des essais ayant
montré* que la résistance intérieure est plus faible avec ces plaques
qu'avec les plaques à grande surface. Ces dernières ne sont fournies
que lorsqu'on le demande expressément ou lorsque le prix rend im-
possible l'emploi de la plaque à grille spéciale pour batterie-tampon.
Dans celle-ci, les nervures fines sont assemblées tous les 4 mil-
limètres, et les nervures à section triangulaire, tous les 20 milli-
mètres, de façon à avoir en même temps une grande surface de con-
tact entre le plomb et la matière active (22 décimètres carrés pour
la plaque 240 X 240 millimètres) et une grande surface de matière
active.
Les plaques à poste fixe sont montées soit dans des bacs en verre,
soit dans des bacs en bois plombé. Les plaques reposent sur des
dalles en matière isolante spéciale^. C'est de l'asphalte travaillée
1. Elektroleckn. Zeitschr., il ; 1900; — Sw les bat ter tes- tampon^ par E. Sieg.
2. Dans un montage plus récemment adopté, les plaques reposent directement
sur les bords des bacs lorsque ceux-ci sont en verre.
MONOGIIAPHIE DES ACCUMULATEURS 661
comme sur les chaussées : la poudre chauffée est placée sur une
forme en fer et comprimée fortement au moyen d'un pilon chauffé.
Ces dalles sont munies de rainures dans lesquelles s'engagent le s
plaques. Entre les plaques extrêmes et les parois du bac en boi s
plombé on met également une plaque en cette même matière pour
éviter le contact entre les négatives et la chemise en plomb. Les
plaques sont séparées entre elles par des tubes de verre.
La densité deTâcide des éléments à po3te fixe doit être au maxi-
mum égale à 1,20 6n charge.
Dans le tableau suivant ont été résumées les principales cons-
tantes de deux éléments de ce type.
Type de l'élément
A g Da2
Nature du bac : verre bois plombé
Dimensions extérieures, en millimètres :
Longueur 241 824
Urgeur 290 330
Hauteur 350 510
Poids, en kilogrammes:
Plaques 36,9 180
Élément emballé 67 287
Acide (densité = 1,17) 18,1 77,2
Élément emballé et acide 85,1 36i,2
Capacité, en ampères-heures, aux différents ré-
gimes :
10 heures 240 1.320
7 — 210 1.155
5 — 195 1.045
3 — ; 162 891
Tampon 2 heures. ... 136 7i8
— 1 — .... 112 616
Intensité de charge, en ampères :
Normal 40 220
Tampon 72 396
Les éléments transportables sont divises en deux catégories : ceux
d'un poids moyen pour éclairage et inflammition des moteurs, et
ceux d'un poids minimum pour automobiles.
Dans ce dernier cas, les électrodes sont des grilles légères de
dimensions : largeur, 130 millimètres ; hauteur, 200 millimètres ;
épaisseur, 3 millimètres. Les plaques négatives reposent sur le fond
du bac au moyen de supports en plomb antimoaieux de 20 milli-
mètres de hauteur environ. Les plaques positives sont suspendues
sur les négatives à Taide de baguettes en ébonite, de façon à les
662 LES ACCUMULATEURS ÉI^CTRIQUES
laisser libres dans toutes les directions. Entre les plaques, on intro-
duit des séparateurs ondulés en ébonite.
La fermeture des bacs consiste en un couvercle d'ébonite muni
d'une bande de caoutchouc souple,qui a été soudée à celui-<;i pendant
la vulcanisation. La bande est coupée obliquement de telle façon que
la partie inférieure du couvercle passe exactement dans Touverture
du bac. Par renfoncement du couvercle, la partie supérieure s'ap-
puie solidement contre la paroi du bac. On obtient ainsi une ferme-
ture absolument étanche.
Les prises de courant traversent également le couvercle dans le
caoutchouc souple; ces bornes sont munies de parties filetées en
plomb antimonieux et de trois écrous chacune. Au milieu du cou-
V ercle, un troisième trou permet Tintroduction de Tacide. Ce trou peut
être obturé au moyen d'un bouchon en caoutchouc muni d'un dispo-
sitif permettant le dégagement des gaz et retenant l'acide projeté.
Lors d'un nettoyage de l'élément, il suffît de tirer ensemble le
couvercle et le bloc de plaques et de les remettre ainsi après la visite.
Une heure suffirait alors pour la visite d'une batterie de 41 éléments.
Les plaques employées pour ces éléments légers peuvent, d'après
le constructeur, durer plus de 150 décharges. L'acide employé est de
densité maxima i,2o.
Voici d'ailleurs les principales constantes d'un élément pour auto*
mobiles :
Type
WIO
Nombre de plaques 21
Dimensions des plaques, en millimètres :
Largeur 1.30
Hauteur 200
Épaisseur 3
Dimensions extérieures de l'élément, en mm. :
Longueur 148
Largeur 133
Hauteur (pôles compris) 300
Poids d'un élément complet, en kilogrammes.. 16
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
10 heures 190
7 — 175
5 - 160
4 — 150
3 — 135
2 — 120
1 — 95
Intensité du courant de charge, en ampères. ... 30
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
663
L'élément de 60 ampères-heures à 0,5 ampère, pour inflammation
des moteurs, a comme constantes :
Nature du bac
Dimensions extérieures de l'élément, en mm. :
Hauteur, pôles compris
Longueur
Largeur
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
120 heures
10 —
7 —
Intensité maxima de charge, en ampères
Poids d'un élément, acide compris, en kilogr. . .
Type
Ci
ébonite
210
140
Vtïy
60
36
32
28
22,5
6
4,3
Accumulateurs Gûloher (Gûlcher Acoumulatoren Fabrik). —
J
FiG. 388 et 389. — Plaque Gûlcher.
1® Plaques, — Dans cette fabrique, située à Berlin, on construit
deux types de plaques :
!*• La plaque Golcher^, représentée en figures 388 et 389, la pre-
1. Brevet allemand 112104.
664
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
mière étant une vue de la plaque en élévation, et la deuxième, une
coupe suivant la ligne AB. Cette plaque consiste en un cadre en
plomb servant de support à une sorte de canevas dont la chaîne est
en fils de plomb û, et la trame, en fils de verre b. Les fils de plomb a
sont soudés au cadre.
Comme le cadre en plomb est coulé autour du canevas , il fallait
empêcher le plomb de passer dans les intervalles du coton de verre
tissé, afin de ne pas rendre inaclive une partie de la plaque. D'autre
. ^'' .
m
t,
i-
1
* " 1^
V — '"^" 'ir'\yy'J':''y/fri '": ^A,'yy '.^
^■6^'^'^'^»■'^,^!^»^'»'^■^'^
*r^
^.>\ .X^.^^>.\\^-Sj^^^^^^^:^^^^-^^^^^:^^^^^^-^^>^>^^^
Fio. 390, 391,392 et 393. — Moule GQlcher.
part, en introduisant des substances protectrices, il fallait éviter
Técrasement du coton de verre.
Pour vaincre ces difficultés, R.-J. Gùlcher ' emploie de minces
bandes ou lamelles en matière élastique rendue incombustible, et
assemblées en forme de brosses. Ces brosses sont placées dans le
moule de telle façon que, par la fermeture des deux parties de
celui-ci, elles s'enfoncent tout autour sur les bords du tissu préala-
blement placé dans le moule, et empêchent par là Tintroduction du
plomb à rintérieur.
Les figures ci-contre montrent les détails du moule : la figure 390
représente une moitié du moule et la figure 391 une coupe de celui-
ci par la ligne AB de la figure précédente. La disposition du tissu
1. Brevet allemand 119067.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 665
dans le moule est représentée par la figure 392 ; enfin la figure 393
est une coupe en CD.
Le moule a comprend un orifice de coulée c,des parties en creux b
correspondant au cadre à couler et des barrettes d munies d'ouver-
tures circulaires 6. Dans celles-ci viennent pénétrer les extrémités des
conducteurs en plomb pour la mise en place, dans le moule, du tissu
qui est ainsi solidement fixé pendant la coulée. Ces barrettes
empêchent également le coton de verre de déborder dans les par-
ties b et de produire ainsi des manques dans le cadre.
Pour le serrage du tissu, les brosses f sont fixées dans le moule a
le long des bords b, et au milieu sont placées des plaques g en
feutre ou autre substance analogue.
Les bandes ou lamelles des brosses f sont beaucoup plus élas-
tiques que les plaques massives en feutre, et elles pénètrent beau-
coup plus facilement dans le tissu sans détériorer le coton de verre.
Ces bandes, qui, par exemple, peuvent être constituées par du
drap, sont rendues incombustibles avant assemblage par trempage
dans une solution appropriée, telle que celle de verre soluble.
On peut aussi protéger ces bandes de drap en les recouvrant de
bandes de même largeur en pâte ou en papier d*amiante. Dans ce
cas, les brosses sont ainsi composées de bandes alternées de drap et
de papier d'amiante. Dans chaque moitié du moule, quatre de ces
brosses sont réunies de façon à encadrer le tissu. La surface de ces
brosses fait légèrement saillie sur celle de la plaque, et il y a ainsi
pénétration des bandes dans le tissu.
Avant l'introduction du tissu dans le moule, ontecule le coton de
verre aux extrémités des fils de plomb qui doivent pénétrer dans les
cavités e. Après la fermeture du moule, on coule le plomb. Celui-ci
porte à la température de fusion les parties superficielles des extré -
mités des fils de plomb du tissu, et il se produit ainsi un contact
intime avec le cadre.
La plaque terminée est garnie de matière active d'après le procédé
suivant^ : le tissu de verre est d'abord imbibé d'une solution concen-
trée d'acétate de plomb, puis porté dans un bain d'acide suirurique
étendu. Il se forme alors un précipité de sulfate de plomb retenu
dans les fils. Ce sulfate est ensuite réduit en plomb spongieux en
plaçant la plaque entre des plaques de zinc dans un électrolyte ren-
fermant du chlorure de sodium ou de l'acide chlorhydrique étendu.
1. Johannes Zacharias, Transportable Akkumulaloren, p. 18.
6f/>
LE< ACCUML'L.\TELRS ÉLECTRIQUES
On évite TadhéreDce da plomb spongieax furmé aux lames de zinc
en interposant du papier-filtre. Après lavage à Feaa, on obtient les
négatives terminées. Les positives subissent en outre la peroxydation
par le courant.
A côté de cette plaque, la fabrique Gùlcher construit également
une plaque à grande surface.
Cette plaque *, représentée en figure 394 écbelle i/4), n'est pas
obtenue par coulée ; mais elle est
constituée d'une série de bandes
de plomb laminé à 0"",3 d'épais-
seur, qui sont espacées de 0"",4.
Le mode de fabrication em-
ployé est décrit dans un brevet
spécial '.
Dans une forme spéciale, on
alterne les bandes de plomb et
des bandes de papier; afin de dé-
gager les extrémités des bandes
de plomb qui doivent être noyées
dans le plomb coulé du cadre,
les bandes de papier ont été
coupées moins longues et plus
larges que celles de plomb, de
sorte que la mise en place dans
la forme se fait facilement.
Le paquet de bandes ainsi
formé est disposé dans un moule
dans lequel on verse le plomb qui doit former le cadre. On peut
aussi disposer plusieurs paquets dans un même moule, quand il s'agit
de grandes plaques.
Le papier empêche le plomb de couler dans les intervalles des
bandes. On l'élimine ensuite par un traitement quelconque, par
exemple à l'acide sulfurique.
La formation de ces positives se fait sans addition de substances
chimiques étrangères. EfTectuée dans l'acide sulfurique étendu, cette
formation dure, d'après le constructeur, environ trente heures.
!2*» Elifments, — Tous les éléments à poste fixe (batteries d'éclairage,
batteries-tampon, etc.) sont montés avec positives et négatives du
1. Brevet allemand H3727.
2. Brevet français 298548, du 24 mars 1900.
Fio. 394. — Plaque Gûlcher à grande
surface.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
667
type à tissu en coton de verre. Pour le montage, chaque plaque est
enveloppée de coton de verre, ce qui permet de rapprocher les diffé-
rentes plaques (3 millimètres) et, par suite, de diminuer la résis-
tance intérieure.
Les bacs employés dans ce but sont exclusivement des bacs en
verre ; d'ailleurs, les plus gros éléments ne dépassent pas, comme
capacité, 200 ampères-heures au régime de six heures.
Fio. 395 et 396. — Élément Gûlcher.
Comme le montrent les figures 395 et 396, les plaques sont sus-
pendues par leurs crochets sur des traverses crénelées A, en ébonite.
Ces traverses sont supportées par les montants t, t\ en ébonite, qui
sont entretoisés dans le bas et reposent sur le fond du bac. Dans la
coupe transversale, h représente l'intervalle des plaques, rempli de
coton de verre. Les plaques ainsi assemblées forment un bloc serré.
Les montants e, /, sont munis de place en place de tampons en
caoutchouc souple qui s'appuient sur les parois du bac en verre.
Après montage, les éléments à poste fixe sont fermés par un cou-
vercle en ébonite autour duquel on a coulé une matière résineuse
afin d'assurer Tétanchéité. Dans le milieu, on a laissé une ouverture
pour le remplissage ; cette ouverture est obturée par un bouchon
perforé, en caoutchouc souple.
068 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Le tableau suivant indique les principales constantes relatives au
plus gros élément de ce type.
Type de l'élément
C8
Dimensions extérieures du bac de verre,
en millimètres :
Longueur 185
Largeur 235
Hauteur 3(0
Poids, en kilogrammes :
Acide à 24« B 9,2
Élément complet avec acide 26,8
Capacités, en ampères-heure, aux différents
régimes :
30 heures 328
20 — 292
15 — 260
12 — 240
10 ~ 228
8 — 216
6 — 200
Intensité maxima de charge, en ampères 40
Pour les applications à la traction (automobiles, tramway s
bateaux), ou pour les autres applications (éclairage des trains), dans
lesquelles on demande une capacité élevée et une décharge assez
rapide, en même temps qu'une durée suffisante, on fait usage ici
d'éléments dont les plaques positives sont du type à grande surface
ci-dessus décrit, et dont les négatives sont du type à tissu en coton
de verre.
Le montage se fait dans des bacs en bois rendu inattaquable à
Tacide par un vernis et recouvert de caoutchouc durci. Les cou-
vercles des éléments sont construits en deux parties de façon à per-
mettre une visite rapide de Télément, tout en empêchant les pro-
jections d'acide.
Les principales caractéristiques d'un de ces éléments sont données
ci-dessous :
Type de l'élément
Tc3
Dimensions extérieures du bac, en millimètres :
Longueur. 1 49
Largeur 220
Hauteur 335
Poids, eu kilogrammes :
Acide à 27« B 4
Élément complet, acide compris 17
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
669
Type de rélémeot
Tc3
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
6 heures ' 97,5
5 — 93,7
i — 88,7
3 — 81
2 — 73
1 — 60
Intensité maxima de charge, en ampères 19,5
Pour tous les autres éléments transportables, on utilise les
plaques à tissu en coton de verre aussi bien pour les positives que
pour les négatives.
Les bacs sont en bois recouvert de caoutchouc, comme dans le cas
FiG. 397. — Petit élément Gûlcher.
précédent, ou, pour les petits éléments, entièrement en ébonite
ou en verre.
Pour les petits éléments, les plaques sont suspendues sur des sup-
ports en ébonite, qui sont portés par le couvercle et font corps avec
lui, comme il est indiqué sur la figure 397. Pour les types plus gros,
ces supports reposent sur des plaques en ébonite qui sont fixées soli-
dement au revêtement de caoutchouc du bac en bois. Le couvercle
est en ébonite, et on coule par-dessus une substance résineuse.
Ces éléments sont employés pour la traction (automobiles), pour
Tallnmage des moteurs et pour toutes autres applications (télé-
phonie, télégraphie, petites batteries d'éclairage, etc.).
670 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Nous donnons ci-dessous les constantes relatives à an élément
pour automobiles, d*un poids total de 17 kilogrammes.
Type de réiément
06
Dimensions extérieures du bac en bois recou-
vert, en millimètres :
Longueur 247
Largeur 126
Hauteur 350
Poids, en kilogrammes :
Acide à 27« B 4,45
Élément complet, acide compris 17
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
30 heures - 246
20 — 219
15 — 195
\2 — 180
10 — 171
8 — 162
6 — 150
Intensité maxima de charge, en ampères.... 30
Accumulateurs Schulz * (Accumulaioren-Werke E. Schnlz). — La
plaque positive que construit cette Société dans son usine de Witten-
sur-Ruhr, en Allemagne, est du type à grande surface.
CERIEPELT.
Fio. 398. — Positive Schulz. Fio. 399. — Négative Schulz.
Elle est obtenue par coulée. La figure 398 représente une portion
de cette plaque. Comme on le voit, elle possède une âme et des ner-
vures très rapprochées, mais d'épaisseur relativement assez forte.
Dans le sens transversal, d'autres nervures, plus espacées, viennent
consolider Tensembie.
1. Tout récemment ces accumulateurs ont ^té introduits en France par la So-
ciété française pour la fabrication des accumulateurs électriques, système Schulz.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 671
La formation se fait par le procédé BeckmanD, précédemment
décrit (Voir p. 412). L'emploi de Tacide sulfureux, qui se transforme
en acide sulfurîque pendant la charge de formation, présente Tavan-
tage de ne laisser aucune impureté dans Télectrolyle.
La plaque négative, représentée en Rgure 399, est une grille
empâtée. Dans un sens, les nervures, en forme de double trapèze à
grande base commune, sont assez rapprochées; dans le sens trans-
versai, les nervures ont la section d'un trapèze simple dont la grande
base s'arrête au milieu de la plaque, pendant que la petite base
arrive à la surface; ces nervures transversales sont plus espacées
que les premières ; mais elles se trouvent en chicane des deux côtés
de la plaque*
Cette grille empâtée forme une négative dont la capacité est plus
grande que celle de la positive à grande surface. Afîn d'obtenir un
contact plus intime entre la matière et son support, on recourbe les
fines nervures à la surface, de telle sorte que les angles vifs ainsi
obtenus pénètrent dans la matière.
Ces plaques sont utilisées dans les batteries à poste fixe. Les
petits éléments sont montés avec bacs en verre, et les plaques sont
suspendues par leurs crochets supérieurs sur les bords du bac. Pour
les gros éléments, les bacs sont en bois doublé de plomb intérieu-
rement et recouverts extérieurement de plusieurs couches de vernis
inattaquable à Tacide. L'écartement entre les plaques est maintenu
par des tubes de verre. L'ensemble des plaques est bloqué dans le
bac À Taide d'arceaux en plomb dur formant ressorts et appliqués,
d'une part, sur une paroi interne du bac, et, de Tautre, sur la plaque
extrême. Les queues des plaques de même polarité sont réunies par
soudure autogène à une barrette en plomb.
Acoumulateurs D' MoU et Palmer. — - Ces accumulateurs, que fabri-
quaient antérieurement la « Berliner Electromobil- und Accumu-
latoren-Werke », sont uniquement des éléments transportables.
Les plaques sont du type Faure, à oxydes rapportés. Les figures
400 et 401 montrent l'aspect de la négative après et avant empâtage.
C'est une grille qui a ici comme dimensions approximatives
21 centimètres de hauteur et 12 centimètres de largeur. Cette grille
possède des nervures verticales à section en double trapèze, la
grande base étant commune. Les nervures horizontales sont à sec-
tion triangulaire, la base étant à la surface de la plaque et le sommet
au milieu. Ces nervures sont disposées de telle façon que la nervure
672
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
d*uD côté corresponde au milieu deTalvéole delautre côté. En outre,
sur un même côté, ces nervures sont en chicane d*uiie case verticale
à la suivante.
Les figures 40i et 403 se rapportent à la positive de mêmes
dimensions.
Fio. 400 et 401.
Négative MoU et Palmer.
E-
m
FiG. 402 et 403.
PositiTe Moll et Palmer.
C'est une grille à larges alvéoles. Après Tempâtage, les pastilles
de matière sont perforées comme le montre la figure.
Les éléments sont en général montés avec bacs en ébonite. Pour
certaines applications, on emploie des bacs en verre munis de rai-
nures intérieures. Le tableau suivant indique les principales cons-
tantes relatives à un élément pour automobiles ou pour tramways.
Typ« de réiêment
TA 17
Nombre de plaques
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur
Largeur
Poids, en kilogrammes :
Électrodes
Bac et acide
Total
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes-:
7 heures
5 —
3 -
Intensité maxima de charge, en ampères
215
110
13,26
4,675
17,935
160
140
120
30
Accumulateurs de <( Berliner Accumulât oren- undElektricitats-Gesell-
schaft». — i° Accumulateurs Lehman)!, — Cette Sociétéallemande cons-
truit, pour les éléments à poste fixe, les plaques du système Lehmann
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
673
qui ont été précédemment décrites et sont connues en France
sous le nom de plaques Oméga.
Le montage des éléments difTère peu de celui des éléments Oméga.
Avec les bacs en verre, les plaques reposent directement par leurs
talons supérieurs sur les bords du bac. L'écartement des plaques est
obtenu par trois rangées de tubes, qui sont guidés dans le bas par
trois rigoles en plomb entretoisées et maintenues à la partie supé-
rieure entre deux tubes horizontaux reposant sur les plaques et reliés
par un cavalier en plomb. Le bloc de plaques est calé dans le bac par
trois pièces en plomb antimonieux formant ressort et appuyant à la
fois sur une négative extrême et sur la paroi interne du bac.
Pour les gros éléments, les plaques, montées dans des bacs en
bois plombé, reposent par leurs talons supérieurs sur des dalles de
verre.
Afin de ne pas augmenter les dimensions des plaques, pour les
très gros éléments, on dispose dans un même bac deux plaques en
parallèle soudées entre elles par leur talon supérieur, cette partie
reposant sur une troisième dalle de verre placée au milieu du bac.
Les plaques de même polai*ité sont reliées entre elles par soudure à
une barrette.
Les constantes principales de deux éléments de ce type sont les
suivantes :
Nature du bac
Dimensions extérieures, en millimètres :
Longueur.
Largeur
Hauteur
Poids, en kilogrammes :
De l'élément sans acide
De l'acide de densité 1,18
De Téiément complet
Capacité, en ampères-iieures, aux différents rt^-
gimes :
Régimes lents :
10 heures
7,5 - ....
5 — ....
3 — ....
Type de l'éléinenl
G5 H17
verre bois doublé
de plomb
30o
260
285
39
22,4
61,4
240
222
200
180
909
300
405
210
87,3
297,3
1 .233
1.134
1.034
918
43
674
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Tfp;
) de l'élément
Régimes rapides :
3 heures
171
U17
875
2
147
753
1 — ....
123
629
Intensité maxima de charge, en ampères :
Régimes lents
60
306
Régimes rapides
75
385
2"" Accumulateurs Hammacher^ — Pourles types transportables, les
plaques employées sont du type Faure. Les petites plaques sont
constituées, comme l'indique la figure 404, par une simple pastille de
Fio. 404.
Plaque Hammacher.
FiG. 405. — Plaque Hammacher.
Fio. 406.
Bac en verre moulé.
matière active entourée d'un cadre en plomb antimonieux. Pour les
plaques plus grandes, le cadre porte en outre une nervure au milieu,
de Taçon à partager la matière active en deux pastilles, ou bien
encore il y a, comme on le voit d'après la figure 405, deux nervures
en diagonale.
Pour Tempâtage, on emploie le procédé Hammacher*, qui consiste
à former une pâte avec un mélange d'oxydes de plomb et de subs-
tances organiques du groupe de la pyridine, telles que la picoline, la
lutidine, etc. On enduit les plaques de cette pâte et on fait sécher
à l'étuve pendant plusieurs jours.
Le montage est effectué, selon les applications, dans des bacs en
verre, en ébonite ou en celluloïd. La figure 406 montre un bac en
verre moulé présentant un rebord intérieur sur lequel reposent les
plaques et des nervures qui servent à maintenir Técartement.
1. Brevet anglais 17161, déposé le 4 août 1896, délivré le 5 juinl897.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 675
Le montage se fait ainsi très simplement en glissant successi-
vement les plaques dans les différentes rainures. Le couvercle, éga-
lement en verre, porte une cheminée au milieu et, sur les côtés, des
fentes permettant le passage des queues de plaques.
Voici quelles sont les principales constantes relatives à un élément
monté dans un bac d*ébonite et pesant en tout 16^^,5 :
Typ« de réiément
A8
Nombre de plaques 17
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 185
Largeur 100
Épaisseur 6(+)et4,5( — )
Dimensions extérieures de Télément, sans
conducteurs, en millimètres :
Longueur 212
Largeur 114
Hauteur 310
Poids de l'élément complet, en kilogrammes. 16,5
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
7 heures 196
5 — 176
3 — 156
Intensité de charge, en ampères :
Normale 35,2
Maxima 52
Les connexions d'élément à élément sont des lames ondulées très
élastiques fixées à Taide d'un écrou à main sur les tétons des pôles
qui traversent le couvercle en ébonite.
Aocumulateurs Pflûger (Pflûger Aooumulaioren-Werke A.-a.). —
Cette Société allemande fabrique dans son usine de Oberschœne-
weide des éléments à poste fixe et des éléments transportables.
1° Plaques. — La plaque positive à poste fixe est du type Planté à
grande surface. Entièrement en plomb doux, elle possède, comme
le montre en perspective la figure 407, des nervures fines et très
nombreuses dans un sens, et des nervures plus grosses et plus es-
pacées, dans Tautre sens, afin d'assurer la rigidité nécessaire. Les
sections de ces nervures sont trapézoïdales, la grande base étant au
milieu de la plaque. Le procédé de formation employé est la mé-
thode de Planté pure.
676
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La plaque négative, à oxydes rapportés, est une grille en plomb
doux à petits alvéoles rectangulaires représentée en perspective par
la figure 408. Cette grille
est empâtée d'un mélange
de litharge et d'acide sul-
furîque.
Pour les éléments trans-
portables, on emploie comme
plaque positive un quadril-
lage en plomb antimonieux
ayant la forme indiquée par
la figure 409, qui se rap-
porte à une plaque de di-
mensions : hauteur, 160 mil-
limètres ; largeur, 160 mil-
limètres; épaisseur, 8 mil-
limètres. Ces quadrillages
sont empâtés en ménageant
un trou de 4 millimètres de
diamètre environ, au milieu
de chaque alvéole. La plaque négative est une grille de 6 millimètres
empâtée.
Fio. 407. — Positive à grande surface Pflûger.
FiG. 408. —Grille négative FCuger. Fio. 409. — Positive à griUe Pflûger.
2** Él^me)Hs. — Les petits éléments à poste fixe sont montés dans
des bacs en verre et les plaques reposent directement sur les bords du
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 677
bac par des queues qu'elles portent à la partie supérieure. L'écarté-
ment des plaques est assuré par trois rangs de tubes de verre qui
reposent dans des rigoles en plomb au fond du bac. Les plaques
sont calées dans le bac au moyen de trois bandes en plomb antimo-
nieux formant ressort et appuyant, d'un côté, sur la paroi intérieure
du bac et, de l'autre côté, sur une négative extrême.
Les gros éléments sont montés avec bac en bois plombé ; les
plaques reposent alors sur des dalles de verre, qui sont maintenues
à la partie inférieure dans la rainure d'une semelle en plomb.
Le tableau suivant exprime les principales constantes de deux élé-
ments à poste fixe.
Type de rélément
P12 P35
Nature du bac verre bois plombé
Dimensions extérieures du bac, en millimètres:
Longueur 250 400
Urgeur 220 605
Hauteur 430 600
Poids, en kilogrammes :
De rélément sans acide 45 224
De l'acide de densité 1,18 i9,5 98,5
De rélément complet 64,5 322,5
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
Régimes lents :
10 heures 264 1.273
7 — 231 1.131
5 — 220 1.051
3 — 198 944
Régimes rapides :
2 — 154 769
1 — i32 638
Intensité maxima de charge, en ampères :
Régimes lents 66 315
Régimes rapides 79 397
Les éléments transportables sont montés avec bacs en verre mu-
nis de rainures intérieures ou avec bacs en celluloïd. Pour les élé-
ments d'inflammation, par exemple, les bacs sont en celluloïd; le
couvercle, également en celluloïd, ne laisse passer que les deux tiges
polaires au travers d'une bague en caoutchouc qui forme joint. Au
milieu du couvercle se trouve un bouchon en caoutchouc muni au
centre d'un tube capillaire peur le passage des gaz. En outre ce
bouchon est entouré d'un capot qui empêche le passage de l'acide.
678
LES ACCUMUI^TEURS ÉLECTRIQUES
Voici quelques données relatives à un tel élément de 60 ampères-
heures :
Dimensions extérieures, en millimètres
Longueur
Largeur
Hauteur
Poids de Téiément, en kilogrammes. . . .
Capacité, en ampères-heures
Type de réléneot
L«2
72
120
190
3,7
60
Aooumulateors Watt (Watt Akkamolatoren-Werka A.-O.). — C ette
Société allemande construit de s
éléments à poste fixe et des élé-
ments de traction.
Les positivés à poste fixe sont
du type à grande surface ; elles
sont formées par le procédé
Planté pur.
Les plaques négatives, ainsi
que les positives transportables,
sont du type à oxydes rapportés.
llllMi
11|MI!1I!^
iiiiiimiit
0 I Z ^*^
Fio. 410. — Plaque à grille Watt.
Ce sont des grilles qui ont la
forme représentée en figure 410.
Dans un sens, les barreaux minces
et assez rapprochés ont une sec-
tion en forme de losange ; dans
Vautre sens, les barreaux, plus
gros et plus écartés, ont une
section triangulaire et sont disposés en chicane sur les deux côtés
de la plaque.
L'empâtage consiste * en un mélange de litharge avec 30 0/0 de
glycérine et un peu d'acide butyrique.
Le tableau suivant donne les constantes relatives à deux éléments
à poste fixe.
Typ« de rélémenl
Nature du bac
Poids, en kilogrammes :
De l'élément sans acide. . .
De l'acide de densité 1,18 ,
De rél('*ment complet
S9 et Sp9
verre
40
23,6
63,6
S21 el Sp2l
bois plombé
211
93
304
1. Zacharias, Die Accumula toren^ p. 382.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 679
Capacités, en ampères-heures, aux différents Type de l'élément
régimes : ^ S9 et Sp9 S2l et Sp2i
Régimes lents type S :
10 heures 242 1.197
7,5 — .... 222 1.100
b — 202 1.003
3 — 180 891
Régimes rapides type Sp :
3 ~ 171 849
2 — 147 729
1 — 123 610
Intensité maxima de charge, en ampères :
Type S 60 297
Type Sp 75 374
Pour les éléments transporlables, la fabrique d'accumulateurs
Watt emploie, pour Timmobilisation de Télectrolyte, le procédé
Schâffer et Heinemann. Ces auteurs ont réussi à préparer du char-
bon de bois qui n'est pas plus conducteur que l'acide et qui ne se
décompose pas par Télectrolyse. Le montage s'effectue de la façon
suivante : On place d'abord une négative sur une table, on dispose
sur cette plaque un cadre en bois. L'espace délimité par ce cadre
est rempli de poudre de charbon imbibée d'acide sulfurique étendu.
On comprime en passant plusieurs fois sous un rouleau de porcelaine.
On superpose ensuite une plaque positive, puis un cadre en bois, et
on répète l'opération précédente. Quand le bloc de plaques est ter-
miné, on l'introduit dans le bac dont on garnit également de poudre
de charbon tous les espaces libres.
Les plaques sont réunies par soudureà une barrette en plomb, qui
porte en son milieu un téton conique vertical en plomb dur muni
d'un pas de vis. La connexion est constituée par une série de bandes
de plomb très minces et très flexibles, soudées de chaque côté à un
anneau en plomb dont l'ouverture correspond à la forme conique du
téton. L'anneau est serré sur celui-ci à l'aide d'un écrou en plomb.
Un élément de ce type, pesant 16 kilogrammes et employé pour
la traction des tramways, a pour principales constantes les valeurs
suivantes :
Type Slp3
Dimensions extérieures du bac d'ébonite, en
millimètres :
Hauteur 335
Largeur 180
Longueur 97
Poids total de l'élément, en kilogrammes 16 .
680 LES ACCIMULATEI-RS Él-ECTRIQCES
Capacil/-s, en ampères-heures, aux différents jyp^ sir3
réifîmes :
10 heures ! 102
8 — 96
6 — 90
5 — 80
4 — 76
3 — 72
2 — 54
1 — 39
Intensité maxima de charge, en ampères :
Au début 42
A la fin 15
La Société des Accumulateurs Watt fabrique en outre des éléments
dont les plaques empâtées ont leur quadrillage en plomb doux,
et dont les positives appartiennent par conséquent au type mixte.
Accamnlateurs Behrend (Behiend Aocumulatoren-Werke G. m. b. H.)-
— Les plaques construites par c^tte fabrique allemande sont de deux
types : plaques à grande surface et plaques à grille empâtée. Les
premières, du type Wehrlin, sont employées uniquement comme
plaques positives d'éléments stationnaires à décharge rapide (une à
trois heures). Les secondes sont utilisées soit commPe positives, soit
comme négatives dans tous les autres cas.
La plaque Wehrlin, à grande surface, est caractérisée par des rai-
nures profondes en zigzag, qui courent du haut en bas de la plaque
et de chaque côté. En outre, les nervures d'un côté croisent celles
du côté opposé, de façon à donner â la plaque une grande rigidité.
Le développement de surface atteint 8 à 10. Ces plaques subissent
une formation électrolytique d'après un procédé spécial.
La plaque a grille porte des nervures verticales ainsi que des petites
nervures horizontales à section triangulaire et disposées de telle
sorte qu'elles correspondent d'un côté de la plaque au milieu des
alvéoles de l'autre côté.
Pour les éléments à poste fixe, on emploie, selon la grandeur,
soit des bacs en verre, soit des bacs en bois plombé.
Dans le type G relatif aux décharges lentes (trois à dix heures),
on fait usage de positives et négatives à grille empâtée. Le type GK
pour décharges rapides (une heure à trois heures) comprend des
positives à grande surface et des négatives à grille.
Avec les bacs en verre, les plaques reposent par leurs crochets
MOXOORAPHIE DES ACCUMULATEURS 681
supérieurs sur les bords du bac. Elles sont supportées par une dalle
de verre lorsqu'on fait usage de bacs en bois plombé. L*écarlement
des plaques est assuré par des tubes en verre maintenus par des pro-
jections que portent les plaques négatives. Les plaques de même
polarité sont soudées à une barrette de connexion, à Taide d'une
soudure rapide inattaquable à Tacide et ne nécessitant pas d'appa-
reil à hydrogène. Des pièces en plomb antimonieux, placées d'un côté
entre le bac et la négative extrême, maintiennent solidement les
plaques.
Pour les éléments transportables, les plaques à grille en plomb
antimonieux sont garnies de matière active de composition spéciale
comprimée mécaniquement et perforée.
Le montage de ces éléments se fait de la façon suivante : les
plaques négatives reposent par de petits pieds en plomb sur des
nervures de renforcement du bac; les plaques positives sont suspen-
dues sur celles-ci par l'intermédiaire de baguettes en matière iso-
lante. Les plaques positives sont enveloppées d'une feuille d'ébonite
ondulée et perforée tenue au moyen d'anneaux en caoutchouc qui
fixent Técartement des positives et des négatives.
Les prises de courant traversent le couvercle au milieu de bagues
de caoutchouc, et ce couvercle est lui-même joint sur l'élément par
une matière, de façon à rendre cet élément étanche et néanmoins
facilement démontable.
Au milieu du couvercle, l'ouverture pour le contrôle de l'état de
l'acide est obturée par un bouchon qui empêche les projections d'acide.
Une particularité de montage consiste dans l'emploi comme con-
nexion d'élément à élément de fils d'argent recuits reliés aux pôles
en plomb par une soudure spéciale inattaquable à l'acide et facile-
ment fusible. On a eu recours à l'argent en vue d'obtenir des con-
nexions à la fois élastiques, inattaquables en même temps que très
conductrices. Leur montage et leur démontage est en outre simple
et ne nécessite que l'emploi du fer à souder. D'après le construc-
teur, l'augmentation de prix due à l'emploi de l'argent serait très
faible.
Les différents types transportables (types H, F, 0, C) ont, comme
capacités massiques rapportées au kilogramme de poids total d'élé-
ment, les valeurs suivantes :
11,3 ampères-heures au régime de 20 heures
9,8 — io —
8,2 — 6 —
682
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Les éléments pour traction type Tr ont une capacité massique
un peu plus élevéeet quLatteîntlO,5ampères-heure3par kilogramme
d'élément au régime de cinq heures.
Accumulateurs Wûste et Rupprecht. — Cette maison de Vienne
(Autriche) a présenté au concours de F Automobile-Club, en 1898, un
élément pour automobiles,
dont les plaques sont du
type Faure. Ces plaques
seraient, paraît-il, constru i-
tes maintenant par V « Ac-
cumulatoren - Fabrik Ak-
tien-Gesellschaft ». Le sup-
port, en plomb antimonié,
est constitué, comme le
représente la figure 411, par
deux grilles superposées et
ayant des ouvertures en
forme de losange. Dans la
plaque représentée ici, dont
les dimensions sont : hau-
teur, 193 millimètres; lar-
geur, 166 millimètres, il y
a i08 ouvertures. Les ner-
vures de ces grilles ont une section triangulaire dont la base se
trouve à la surface de la plaque, tandis que Tarète, située à 1 mil-
mètre de la base, se projette dans Tinlervalle compris entre les deux
grilles. Ces grilles sont légèrement écartées Tune de Tautre, Técar-
tement étant assuré par un rebord que possède chacun des cadres
ainsi que par de petites tiges placées normalement à la plaque au
sommet de chaque losange. Ces tiges viennent affleurer la surface
de la plaque ou encore sont soudées sur des nervures disposées à
angle droit et qui divisent ici la plaque en douze rectangles.
L'assemblage des deux grilles est fait de telle façon que le centre
des losanges d'un côté se trouve en face du sommet des losanges
opposés.
La plaque est empâtée, et chaque pastille est perforée de quatre
trous.
Des plaques du même genre ont été également fabriquées par cette
maison, en constituant des pastilles en matière active très fortement
FiG. 4H. — Plaque Wûste et Rupprecht.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 683
comprimée et en coulant du plomb antimonieux tout autour de ces
pastilles assemblées dans un moule spécial.
Les éléments pour automobiles sont montés avec bacs en ébonite
fermés par un couvercle d'une seule pièce, également en ébonite et
muni de trois trous, dont deux pour laisser passer les prises de cou-
rant, et le troisième, fermé par un bouchon, pour le dégagement
gazeux.
Les plaques reposent sur un cadre en celluloïd renforcé par deux
traverses dans le sens de la largeur du bac. L'écarlement est assuré
par des baguettes en celluloïd soudées au cadre à la partie inférieure
et réunies en haut par une ceinture en celluloïd. La réunion des
plaques de même polarité se fait par soudure à une barrette en
plomb. L'ensemble des plaques forme ainsi un bloc qu'on peut faci-
lement sortir du bac.
Voici quelles étaient les principales constantes de l'élément pré-
senté au Concours de l'Automobile-Club * :
Nombre des plaques H
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 193
Largeur 166
Épaisseur 4(+) et3(— )
Dimensions extérieures du bac, en millim. :
Hauteur 255
Longueur 175
Largeur 95
Poids, en kilogrammes :
Des plaques positives 3,75
Du bac 0,7
De l'acide de densité 1,231 2,5
Total de l'élément : . . . 13,5
Capacité, en ampères-heures, au régime de
5 heures 120
Accamulatears Titan. — La fabrique autrichienne Franz Heimel
construit des accumulateurs dont un type a été présenté au Concours
d'Accumulateurs de l'Automobile-Club en 1898.
Les plaques sont du type mixte ; la construction est la même pour
les positives et pour les négatives. La figure 412 indique l'aspect
d'une électrode. La matière active est contenue dans un sac formé
de deux feuilles de plomb doux de faible épaisseur ; une des deux
1. Éclairage éleclriquey t. XXII, p. 342; 3 mars 1900.
684
LK.S ACCLMUL-VTEURS ÉLHCTRIQUES
feuilles est rabattue sur la première de façon à fermer le sac.
Lorsque Tempàtage est terminé, on réunît les deux feuilles, puis on
perfore chacune d'elles de fentes
L
rectangulaires et disposées en
quinconce des deux côtés. Toutes
les languettes de plomb qui ont
été détachées sur trois côtés seu-
lement pendant la perforation
sont repoussées à Tintérieur de
la matière active.
Les plaques sont montées dans
un bac en ébonite ; elles sont sup-
portées par un châssis placé au
fond du bac et constitué par un
certain nombre de supports en
celluloïd portant des encoches et
reliés ensemble par des traverses
en celluloïd. Les séparateurs sont
constitués par des feuilles de celluloïd très finement perforé et qui
sont munies de nervures verticales. Les plaques de môme polarité
sont réunies par soudure à une barrette.
Les principales constantes d'un élément présenté au concours de
1898, pour une capacité de 120 ampères-heures au régime de cinq
heures, sont les suivantes :
1
I I I I I t I I I I i > » > t
I 4 I I 11 I I I I « i * « »
I • I I I M * V 1 < M I 1
I I M I I I I 1^ I t * * 1 *
I I f I I I 1 I M I I M f
I I 1 I M I I M I I M f
I I 1 I M i t 1 M t I I I
• I I I I I I f I I t t f I I
t I I I I I I I » Il < i I t
I I I I M I I I I 4 I r I I
I I I r t I 1 t t I I I I I I
I I I t I « Il « » I Ml I
I il I I I II I I I I I I
f II I un f M 1 1 1 i
LiJ ' *X' * ^ I LXi li-
Fio. 412. — Plaque titan.
Nombre de plaques
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur
Largeur .
Epaisseur
Dimensions extérieures du bac, en millim.
Hauteur ,
Longueur
Urgeur ,^
Poids, en kilogrammes :
D'une positive
D'une négative
Du bac ,
De lacide {(/ = 1 ,28)
Total de l'élément
11
160
100
250
135
120
0,89
0,45
0,565
2,35
12,00
Accumulateurs de la a Ghloride Electrical Siorage Syndicate Limi-
ted ». — Cette Société fabrique, dans son usine de Manchester, des
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
685
plaques positives à grande surface et des négatives au chlorure de
plomb.
lo Plaques, — La plaque positive, semblable pour tous les types
d'éléments, les dimensions seules étant variables, est représentée
par la figure 413, qui se rapporte à une plaque ayant comme dimen-
sions extérieures : hauteur, 252 millimètres, queue non comprise ;
largeur, 235 millimètres.
z
^^, ^'^^ z'^. /T^'
'M
3i
^^
""V*^?^ jfl'^^
-•^^ ■•-UL>^ ''.«r^ '
Fio. 413. — Positive de la « Chloride Electrical Storage L. ».
C'est un quadrillage en plomb antimonieux coulé sous pression,
afin d'obtenir un métal plus homogène. Ce quadrillage coulé pré-
sente une série de trous de section circulaire et de forme tronconique,
la petite base étant au milieu de la plaque, ce qui permet le démou-
lage. C'est dans ces trous qu'on vient loger le plomb actif; celui-ci
est constitué de la façon suivante : de longues bandes en plomb
doux ayant, comme largeur, l'épaisseur de la plaque, soit environ
8 millimètres, sont laminées par des machines spéciales qui pro-
duisent sur une face du ruban des cotes à section triangulaire et le
découpent ensuite de longueur convenable.
Après cette opération, désignée sous le nom de « gimping », les
bandes, sont enroulées en forme de spirale (rosette), puis introduites
à la main dans les trous du quadrillage. Quand les plaques sont
ainsi garnies, on les comprime à la presse hydraulique ; cette com-
686 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
pression complète mécaniqaement la fixation des rosettes. Les
figures 414 et 415 montrent un ruban et une rosette.
Les plaques ainsi fabriquées, montées comme positives en regard
de plaques de plomb servant d'électrodes négatives d'atelier, sont
formées électrochimiquement et sortent de cette opération recou-
verte d'une couche mince et adhérente de peroxyde.
/\/\/VVV\/\
Fio. 414. — Ruban de plomb. Fig. 415. — Rosette.
Comme on le voit, cette plaque positive appartient au genre Planté.
En modifiant convenablement le rapport entre le poids de plomb
doux et le poids total de la plaque, on peut faire varier la capacité
spécifique de la plaque et en faire à volonté une. plaque à poste fixe
ou une plaque de traction. Dans le premier cas, ce rapport atteint
environ 50 0/0 ; il est ordinairement égal à 58 0/0 environ dans le
second cas. C'est ce qu'on peut déduire du tableau comparatif sui-
vant :
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur
Largeur
Épaisseur
Poids, -en kilogrammes :
Quadrillage
Rosettes
La plaque négative est du type à pastilles de chlorure de plomb.
C'est la plaque bien connue de la Société pour le Travail électrique
des métaux. La forme seule de la pastille est ici un peu différente.
La figure 416, qui se rapporte à une plaque négative de 272 milli-
mètres de hauteur (queue non comprise) et de 235 millimètres de
largeur, montre que la négative est composée de pastilles hexago-
nales, perforées chacune de deux petits trous qui assurent la circula-
tion de l'électrolyte et empêchent les gonflements de matière.
Le chlorure de plomb est fabriqué à l'usine en attaquant la litharge
par l'acide acétique, puis en précipitant la solution par l'acide chlor-
Poste fixe
Tnetioo
270
254
235
182
K
8
2,098
1,248
2,125
1,728
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
687
hydrique. Après séchage, le chlorure de plomb est introduit dans
de grands creusets et mélangé à du chlorure de zinc.
Le mélange fondu est alors coulé en pastilles, et ces pastilles sont
disposées ensuite à la main dans un moulé à plaques. Le plomb
antimonieux coulé dans ce moule sertit toutes les pastilles dont tous
(A
O&ëoOOOQp
COOOQOQO
OOOOQOQO
000000000
OOOOOOOQ
oooooooa
OOOQÛQOOp
OOcMQOOO
ooooooooo
Fio. 416. — Négative de la « Chloride Electrical Slorage L. ».
les côtés sont en forme de biseau. Pour la réduction, les plaques
sont mises en contact avec des plaques de zinc, et les pastilles de
chlorure de plomb sont transformées en pastilles de plomb spongieux.
En faisant varier les proportions relatives de plomb spongieux et
de quadrillage, on peut faire varier la capacité spécifique. Le tableau
suivant perm€^ de comparer à ce point de vue les plaques négatives
à poste fixe ç{ celles de traction.
Le rapp<y^t entre le poids de plomb spongieux et le poids total de
la plaque Atteint 0,435 dans le premier cas, et 0,472 dans le second.
Dimensjpns des plaques, en millimètres :
Hajlteur
l-^geur
Épaisseur
PoicM, en kilogrammes :
Quadrillage
/plomb spongieux
/
Posle fixe
Traction
276
254
235
182
5
5
i,394
0,848
1,072
0,756
688
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
2° Eléments, — Pour les éléments à poste fixe, le montage des
plaques s'eiïectue dans des bacs en verre pour les petits éléments et,
pour les gros, dans des bacs en bois doublé de plomb, ou encore en
plomb massif.
Les plaques sont suspendues par les crochets qu'elles portent à la
Fio. 41: - i;b/nicnt rio In y Ghlqfide Eleciricftl Stora^fc L. »♦
partie supérieur*^ :A.7^ ^1^* ^t ll^V) sur deux dalles de ve^re qui sont
fixées en bas dnris los rainures d'un cbâsaîs en bois re^posant au
fond du bac et rotonuoH im lirtut par les crochets de forme\ spéciale
des négatives (^'uir fhj, ilOL I/(>ruHement des plaques es^ assuré
par des tubes de verre possédant une tête aplatie qui reposé^ sur la
partie supérieure des plaques. La figure 417 donne une vu^ d'en-
semble de l'élément type RG7 pour éclairage. Les plaques sont
soudées à deux barrettes massives en plomb, qui portent les queues
de prise de courant.
MONOGUAPHIE DES ACGUMUI.ATKURS 68^
Dans le tableau suivant, nous avons résumé les valeurs caracté-
ristiques de deux éléments du type à poste fixe.
Type de l'i^lément
R. (j. 4 R. L. 20
Nature du bac verre plomb
Dimensions extérieures du bac, en millimètres :
Hauteur 356 356
Longueur 1 78 788
Largeur 317 381
Nombre de plaques.. 9 41
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur \ '^^^ ^+^ ^'^ ^^^
"^''^^'"^ ) 276 (-) 276 (-)
Urgeur 235 235
Épaisseur 8(+)5(— ) 8{+)o(— )
Poids, en kilogrammes :
Des plaques positives ^ 16,89 84,t6
— négatives 12,33 51,79
Total d'électrodes 29,22 136,25
~ de rélément 57,50 291
Capacités, en ampères-heures, aux différents ré-
gimes :
9 heures.^ 240 1.200
6 — 216 1.080
3 — 176 880
1 — 120 600
Intensité de charge, en ampères :
Normale 32 160
Maxima 60 295
Pour les éléments de traction, ou transportables, le montage
s'effectue dans des bacs en ébonite. D'après les constructeurs, les
plaques positives de ce type, en service notamment sur les tram*
ways de Birmingham, seraient capables de donner un parcours de
40.000 kilomètres-voitures avant renouvellement.
Dans le tableau ci-dessous ont été relevées les principales cons-
tantes relatives à un clément spécialement employé pour la propul-
sion des bateaux de plaisance.
Type derélémmt
LRB2
Nature du bac ébonite
Dimensions extérieures de Télément, en mil-
limètres :
Hauteur 343
Longueur 89
Largeur 241
44
690 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Type de l'élément
LRE2
Nombre de plaques 5
Poids total de l'élément, en kilogrammes 16,33
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
9 heures 80
6 — 72
3 — 60
i — 40
Intensité de charge, en ampères :
Normale 10
Maxima 20
Accumulateurs E. P. S. (Blectrical Power Siorage Go). — Cette
Société, fondée en 1882, fut la première à fabriquer en Angleterre les
plaques Faure, Sellon, Yolkmar.
1° Plaques, — Pour les décharges lentes, les plaques employées
(type 1887) sont du type Faure, à grilles. Les barreaux ont une
section en forme de trapèze double dont la grande base, au milieu
de la plaque, a environ l'^^^S pendant que la petite base, à la surface
de la plaque, a 0'°"*,25 environ. Les alvéoles, de forme carrée, ont
environ 7 millimètres de côté. Les positives et les négatives sont
semblables et de même épaisseur. Elles sont coulées en plomb doux.
Pour les décharges moyennes, les négatives sont les mômes que
ci-dessus; mais les positives, du type mixte, sont semblables aux
plaques à augets T. E. M. ; elles ont [une âme et sont coulées en
plomb doux, puis empâtées.
Pour les décharges rapides, les négatives sont du type à grille
coulée en plomb doux et dont les alvéoles rectangulaires ont envi-
ron 13 X 5 millimètres. Les positives, du type mixte, ont un quadril-
lage de forme semblable à celui des plaques Tudor, T. E. M., etc.
Ce sont des plaques coulées en plomb doux munies d'une âme cen-
trale et comportant un grand nombre de fines nervures horizontales
à section triangulaire et très rapprochées.
Pour des applications spéciales (éclairage des trains et éléments
transportables), on emploie une grille de forme particulière et re-
présentée en figure 418.
La grille représentée * ici a 200 millimètres de hauteur, 140 milli-
mètres de largeur et 4 millimètres d*épaisseur. On voit que trois ner-
vures de 5 millimètres de hauteur dépassent la surface de la plaque.
Ces nervures ne servent pas seulement à augmenter la solidité mé-
1. l*. Schoo[), Handbuch der electrischen Accumulatoren, p. Sa.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
691
0 5 10 15 cenl!kiiètres
FiG. 418. — Plaque à grille E. P. S.
FiG. 419. — Montage des éléments, type L.
692 LKîs ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
caniqae de la plaque, mais encore contribuent à assurer la ré{>arti-
tion uniforme du courant. Cette grille, dont les alvéoles carrés ont
13 millimètres de côté, peut être coulée dans un moule en deux par-
ties. Elle pèse 590 grammes avant eïnpâtage.
Pour les applications à la traction automobile, les plaques sont
du type Faure-King. Ce sont des grilles en plomb antimonieux, à
alvéoles carrés, et qui possèdent perpendiculairement à leur plan un
certain nombre de petites projections. Après empâtage (à base de
minium et sans acide), on rabat ces petites projections sur la matière
active par compression à la presse hydraulique. Les positives et les
négatives sont semblables.
2** Eléments. — Le montage des plaques à décharges lentes (dix
heures au moins), type L, est représenté schématiquement par la
figure 419.
Les négatives portent chacune deux pieds en plomb ; ces pieds
sont réunis à la parlie inférieure par soudure k deux barrettes de
plomb qui reposent sur des tasseaux en bois. Les négatives sont
réunies, d'autre part, de chaque côté par une autre barrette en plomb
fixée au milieu de la hauteur. Les plaques positives, qui portent en
leur milieu des crochets, reposent par ceux-ci sur ces barrettes en
plomb, des supports en ébonite étant interposés de façon à éviter le
contact des plaques de polarité contraire. Les plaques sont séparées
entre elles par trois agrafes en ébonite. Les queues de prise de cou-
rant des plaques de même polarité sont soudées à une barrette en
plomb qui forme collecteur et porte un œillet dans lequel s'engage
le boulon qui doit réunir deux éléments voisins.
Voici, d'après le Catalogue de 1903, quelques constantes d'un
de ces deux éléments:
Type LU
Nombre de plaques il
Nature du bac verre
Dimensions extérieures de rélément,'«n milli-
mètres :
Longueur d 84
Larj^eur 330
Hauteur du bac 368
Hauteur totale 444
Poids d'acide de densité 1,20, en kilogrammes. 16,8
Poids de l'élément complet, en kilogrammes. 46,7
Capacité, en ampères-heures (au régime maxi-
mum de 10 heures ) 220
Intensité normale de charge, en ampères 16 à 22
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
693
Pour les éléments à décharges moyennes (type WS), le montage
est représenté par la figure 420. Comme dans le cas précédent, les
négatives sont reliées à la partie inférieure ; mais c'est du bas que
part la prise de courant, au lieu d'être, comme précédemment, à la
partie supérieure.
Les positives sont reliées entre elles à la partie supérieure par
deux barrettes de plomb, qui sont à cheval sur les négatives par
rintermédiaire de cavaliers en ébonite.
Fio. 420. — Montage des éléments, type WS.
Dans chaque intervalle, trois tubes de verre assurent Técartement
des plaques. Chacune des bandes de connexion porte deux trous
pour le passage de deux boulons servant à réunir deux éléments
voisins.
Le tableau suivant donne les principales constantes de deux élé-
ments de ce type.
Type
WS9
Nombre de plaques 9
Nature du bac verre
Dimensions extérieures de l'élé-
ment, en millimèlres :
Longueur 244
Largeur.. 330
Hauteur du bac 368
Hauteur totale 457
WS42
42
bois plombé
648
470
406
495
694 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Type
WS9 \VS42
Poids d'acide de densité 1,20, en
kilogrammes 20 66,7
Poids de Télément complet, en itilo-
grammes 66,7 274,4
Capacités, en ampères- heures, aux
diiïérents régimes :
7 heures 224 4.120
3,5 — 168 840
2 — 120 600
intensité normale de charge, en
ampères 23 à 45 220
Le montage des éléments à décharges rapides (type P) est repré-
senté sch^matiquementen figure .421. Les bacs sont en bois plombé;
les plaques sont supportées par des dalles au moyen de crochets
qu'elles portent à la partie supérieure. Quatre rangées de tubes
maintiennent Técartement des plaques. Dans le Catalogue de 1903,
nous trouvons les renseignements suivants pour un élément de ce
type:
Typ« P21
Nature du bac bois plombé
Nombre de plaques 21
Encombrement extérieur d'un élément, en
millimètres :
Longueur 464
Largeur 540
Hauteur (isolateurs et connexions com-
pris) 667
Poids approximatif de Télément complet, en
kilogrammes 342,9
Capacités, en ampères-heures, aux difTérents
régimes :
5 heures 1 .050
3 — 930
1 — 500
Entre les plaques et la chemise de plomb du bac on a interposé
une feuille d'ébonite de l'^^'fS. La figure montre que les connexions
entre éléments voisins se font par soudure à une barrette en plomb.
Les bacs des types P et OK peuvent être faits entièrement en
plomb, la chemise de plomb étant maintenue par un encadrement
spécial en grosses nervures de plomb (Voir fig, 422).
Le montage des plaques Faure-King pour éléments d'automobiles
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
695
|<. ^ ^
Fio. 421. — Montage des éléments, type P.
1-^--
.„ x.JL.j^ Ji
wwt
Fio. 422. — Montage des éléments, types P et OK.
696 LE8 ACCUMUIJITKURS ÉLECTRIQUES
se fait dans des bacs en ébonite munis de petites lentilles exté-
rieures faisant corps avec le bac, et en saillie de quelques millimètres
de façon à assurer Técartement de deux bacs voisins.
Les plaques reposent sur deux tasseaux en bois placés au fond du
bac.
Les positives sont enveloppées de carton d'amiante, puis d*une
feuille d'ébonite perforée, et introduites dans un cadre en ébonite.
Entre les plaques se trouvent des fourches en ébonite. Un cou-
vercle en bois placé sur le liquide empêche les projections. Les
plaques de même polarité sont réunies par soudure à une barrette.
Antérieurement les connexions d'élément à élément étaient cons-
tituées par un câble en cuivre recouvert d'un tube de caoutchouc.
Le Catalogue de 1903 donne les constantes suivantes pour un
élément de ce type :
Type Bt3
Nature du bac ébonite
Nombre de plaques 13
Poids approximatif de Télément, en kilogr. . . 17,7
Capacités, en ampères- heures, aux différents
régimes :
7 heures 16S
5 — 150
3 — 14*
Pour le montage des plaques spéciales de la fîgure 418, on place
sur les nervures de renforcement des cojns en ébonite qui isolent les
plaques les unes des autres.
Âcoumnlateurs Hart (Hart aocomnlator Company Limited). —
Cette Société anglaise fabrique des plaques mixtes. Le quadrillage
est coulé en plomb doux. La figure 4^ qui le représente se rap-
porte à une plaque de dimensions : 241 millimètres de hauteur,
229 millimètres de largeur et 8 millimètres d'épaisseur.
Les figures 424 et 425 montrent une partie de la plaque en coupe
verticale et horizontale.
Ce quadrillage possède une âme, et, dans le sens vertical, des ner-
vures à section triangulaire, espacées de 30 millimètres environ.
Dans le sens horizontal sont disposées un grand nombre de fines
nervures, à section triangulaire [fig, 424). Ces fines nervures sont
écartées de 2"'",8 environ d'axe en axe.
Après la coulée, la plaque passe sous un laminoir qui donne
aux nervures horizontales la courbure représentée en figure 42^1.
MONOGRAPHIE DES ACCL'MUI^TEURS
697
Un quadrillage 241 X 229 X 8 millimètres pèse 2.722 grammes.
Après empàtage, la plaque pèse 3.515 grammes.
Le montage des petits et moyens éléments à poste fixe se fait
dans des bacs en verre. Les plaques sont supportées par des dalles
SB
Fio. 423, 424 et 425. — Plaque Hart.
de verre à Taido des crochets qu'elles possèdent à la partie supé-
rieure et sur le côté. Elles sont séparées par trois rangées de tubes
de verre. Les dalles de verre s'engagent dans des rainures en bois
noirci. Celles-ci sont assemblées avec un cadre en bois de teck dont
les pièces supérieures sont mobiles. Le bloc de plaques est placé
entre les quatre montants de deux de ces cadres, puis on fixe ensuite
les pièces mobiles. La figure 426 montre le bloc de plaques ainsi
assemblées. Ce bloc est placé dans le bac en verre qui est supporté
par un plateau en pin bien sec renfermant de la sciure de bois. Les
isolateurs de Télément se placent sous ce plateau. On voit en
figure 427 Taspect de l'élément monté.
Pour connecter les éléments entre eux, on fait usage ici du dis-
positif spécial suivant : les plaques de même p olarilé sont reliées
par soudure à une barrette en plomb qui porte la queue de prise de
698
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
coaranl manie d'une oreille. Pour relier deux éléments, on applique
Fane contre Taotre et très exactement les deux oreilles, ainsi que le
montre la figure 4i8. Un boulon conique en matière inattaquable est
FiG. 426. — Bloc de plaques.
FiG. 421. — Élément Hart monté.
enroncé et les deux oreilles sont jointes fortement à Taide d'un
écrou. La connexion est ainsi assurée non seulement par les faces
des oreilles, mais aussi par la surface du boulon luinnéme.
u u
Fio. 428. — Connexion Hart.
Pour les plus gros éléments, employés dans les stations centrales,
les bacs sont en bois plombé et les plaques, également supportées
par les dalles, sont jumelles, ce qui dispense de toute connexion.
Nous donnons dans le tableau suivant les principales valeurs
caractéristiques de deux éléments de ce type.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUIATEURS 699
T)*pe de l'é'ément
I) (Éclairage) 26 (Station centrale)
Nature du bac verre bois plombé
Nombre de plaques \i 26
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 241
Largeur 229
Épaisseur 8
Dimensions extérieures de Télément, en milli-
mètres :
Longueur 251 700
Largeur , 337 422
Hauteur totale 533 660
Hauteur du bac 565
Poids, en kilogrammes :
De plaques 38,66
Total d'élément (acide compris) 65,77 359,25
Capacité, en ampères-beures, aux différents
régimes :
10 heures i 1 . 1 30
9 — 243
7 — 231
5 — 200 1.000
2 — 750
1 - 500
Courant de iharge, en ampères :
Normal .25 150
Maximum 487
L'acide employé est à la densité 1,19.
Dans les éléments de traction, on emploie les mômes plaques ;
mais, dans le montage, celles-ci reposent sur des tasseaifx placés sur
le fond du bac en ébonite. Un élément de IS'^'flo a comme princi-
pales constantes:
Dimensions extérieures de l'élément, en milli-
mètres :
Longueur 132
Largeur 1 59
Hauteur totale 349
Poids de l'élément complet, acide compris, en
kilogrammes 18,15
Capacités, en ampères-heures, aux différants
régimes :
9 heures 117
5 — 100
Intensité normale de charge, en ampères. ... 15
700 LES ACCUMULATEURS ÈUvCTRIQUE.S
Les éléments d'inflammation possèdent également des plaques da
même type que celles à poste fixe ; mais la proportion de matière
active est beaucoup plus grande. Ainsi, le poids de la plaque étant
de 907 grammes, le quadrillage ne pèse que 4S5 grammes.
Ces éléments peuvent donner 13 ampères-heures par kilogramme
de poids total.
Aocumulateurs W. Pope and Son. — Cette maison anglaise a pré-
senté au Concours d'Accumulateurs de rAutomobile-Club, en 1898,
des éléments dont les plaques, à oxydes rapportés, sont du type
Sherrin.
La plaque positive, représentée en figure 429, est constituée par
une série de cylindres, ayant 13 millimètres de diamètre, soudés à
la partie supérieure à une barrette qui porte la queue de prise de
courant, et, à la partie inférieure, à une bande mince de plomb qui
maintient Tensemble.
Chaque cylindre comporte une âme en plomb antimonieux obte-
nue par coulée et présentant Taspect d'une bande perforée, tor-
due en spirale, et terminée en haut et en bas par une partie cylin-
drique.
Cette bande est recouverte d'un empâtage qui affecte la forme
cylindrique et est maintenu extérieurement par un ruban mince en
ébonite qui, enroulé au moment de l'empâtage, pénètre dans la
masse et l'affleure.
Le ruban d'ébonite recouvre environ la moitié de la surface exté-
rieure du cylindre de matière active. Une plaque positive ayant
200 millimètres de hauteur, 115 millimètres de largeur et 13 milli-
mètres d'épaisseur pèse 1.120 grammes.
La plaque négative, représentée en figure 430, est une grille cou-
lée en plomb antimonieux, puis empâtée. Les nervures, qui sont très
fines, ont une section en forme de losange ; les alvéoles rectangu-
laires ont 50 millimètres de hauteur et 6 millimètres de largeur.
Après l'empâtage, il n'y a que le cadre et les nervures horizontales
de la plaque qui sont laissées apparentes.
Une plaque négative ayant 200 millimètres de hauteur, 115 milli-
mètres de largeur et 5 millimètres d'épaisseur pèse 600 grammes,
dont 250 de quadrillage et 350 grammes de matière active.
Pour le montage, les plaques positives ainsi que les plaques néga-
tives sont enfermées dans une gaine en ébonite perforée ; ces enve-
loppes maintiennent l'écartement entré les plaques. Le bac en ébo-
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
701
niie porte, au fond, des nervures qui servent à supporter les plaques.
Le couvercle est en bois; il est bien ajusté sur le bac et porte deux
ouvertures rectan^laires pour le passage des tiges de connexion
PiG. 429. — Positive Pope and Son.
FiG. 430. — Négative Pope and Son.
et un trou circulaire, fermé par un bouchon, pour Févacuation des
gaz.
L'élément présenté au Concours de 1898, pour une capacité de
120 ampères-heures au régime de cinq heures, avait comme prin-
cipales constantes :
Nombre de plaques 17
Dimensions des plaques, en millimètres:
Hauteur 200
Largeur i i 5
Épaisseur 13 (+) et 5 (— )
Dimensions extérieures du bac, en millim. :
Hauteur 265
Longueur 207
Largeur 132
Poids, en kilogrammes:
Des électrodes 1 4,36
Du bac 1,27
De Facide (densité 1,28) 2,37
Total de l'élément 20
702
LES ACCL'MILATEURS ÉLECTRIQLES
Accamnlateurs Hathaway. — La maison anglaise J. Garfield
Hathaway a présenté au Concours de rAutomobile-Club, en 1898, un
élément dont les plaques sont du type à oxydes rapportés.
nnnnnnnDi
□nnnDnnGi
□Dnnnnnni
*0^"XX^^
FiG. 431. — Positive Hathaway.
' O O O' o o
o 0 o o o ■
■ o o o. o o
o o o.o o
o o o " '
o. o Û
■o o o.
o o Q
SX
Fio. 432. — Négative Hathaway.
Fio. 433. -- Montage Hathaway.
La plaque positive, représentée en figure 431, comprend une
feuille de plomb perforée servant de conducteur et entourée des deux
côtés d'une pastille unique de matière active, possédant les mêmes
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 703
perforations que la feuille de plomb. L'ensemble est maintenu entre
deux cloisons en terre poreuse qui présentent un quadrillage sur la
face extérieure et une série de rainures verticales sur le côté inté-
rieur.
La plaque négative, représentée en figure 432, est de construction
semblable; mais elle ne renferme pas de cloisons poreuses. En
outre, la matière active présente à la surface des saillies en forme de
disques qui sont obtenues en formant la plaque entre deux plaqucllcs
de bois perforées qui sont ensuite retirées.
L'ensemble des électrodes, représenté en figure 433, est placé
entre deux lames de verre et le tout est maintenu serré par des bandes
de caoutchouc.
Les constantes principales de l'élément présenté pour une capa-
cité de 1^ ampères-heures en cinq heures étaient les suivantes :
Nombre de plaques 11
Dimensions des plaques, en millimètres:
Hauteur 215
largeur 150
Épaisseur 5
Dimensions extérieures du bac, en millim. :
Hauteur 300
Longueur 160
Largeur 120
Poids, en kilogrammes :
D'une positive 1 ,39
D'une négative 1,10
Du bac 1,22
De Tacide (densité 1,2) 3,00
Total de Télément 17,00
Accumulateiirs de la « National Battery Go », accumulateur Sperry.
— La Société américaine National Battery Co construit des plaques
des deux types à grande surface et à oxydes rapportés.
1* Plaques, — Pour les plaques de petites dimensions, les négatives
sont des grilles empâtées dont la forme est représentée en figure 434.
Ces grilles sont percées de trous triangulaires. Deux côtés seule-
ment du triangle étant coupés, les petites lamelles formées se pro-
jettent en dehors de la grille. La matière active est appliquée sur
celle-ci à Fétat de poudre, puis soumise à une pression élevée.
Sur les deux côtés de la plaque, la matière est retenue par les
lamelles et elle se soude à elle-même des deux côtés à travers les
UE- A».cvMi:i-iTï7.a- tLEcrnc,:Kis
troa^ trûn^ilaires. Ces crgatires sool empk*Tées dans les éléments
pour autorïjobiles et poor Liteaux.
Les D^gatÎTes de plus p^od^rs dimensions, type C, ainsi qne les
pi>sitires empâtées, ont co.Time support le quadrillage représenté en
fjgare 435 et qui comporte one série d'aagets inclinés et placés en
qaÎQCODce des deux cMé:» de la plaque. Ces acgets. de largeur assex
élevée, sont empâtés de matière actiTe. Ces plaques sont utilisées
dans les applications â poste fixe.
n
« ♦ ^.4 V V ^J> v^ ♦ ^
▼ ♦ V ♦ ^ é^ ♦^^ ^^ ^♦^ ♦
♦•^♦/♦''♦;
» ♦ »> ^> » ♦ »> '> *'♦ ''
•♦ »> ^* ^* ^* ^* ^* ^ % '
FiG. 431.
Négative National Batterj- Co.
;:::d:::"±:"i^:::
3^
I
FiG. 435. — Plaqae tjpe C
tie la National Battery Co.
La plaque positive à grande surrace est représentée par la
figure 436 qui se rapporte à une plaque type F de dimensions : hau*
teur, 394 millimètres, largeur, 394 millimètres. Elle est constituée
par un assemblage de bandes alternativement droites et ondulées qui
sont réunies dans un cadre et soudées à ce cadre au moyen du chalu-
meau. Les bandes sont maintenant obtenues par laminage.
Un autre type de plaque construite pour la traction et les bateaux
est la plaque Sperry. C'est une électrode à oxydes rapportés. Elle est
constituée par une plaque mince en plomb ondulée horizontalement
dans le but de permettre la dilatation et d'empêcher le gondolement.
Dans le fond des ondulations, on vient ensuite estamper des petites
parties trapézoïdales qui sont taillées en diagonale, de telle fa^on
qu'il en résulte une sorte de râpe dont les dents sont assez longues
et ont une forme triangulaire ; elles sont recourbées vers Textérieur
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 705
Les ondulations sont ensuite remplies de matière active et, après
empâtage, la plaque est unie des deux côtés. Le tout est alors com-
primé à une pression d'environ 75 kilogrammes par centimètre carré
afin de fixer solidement la matière et de la rendre uniforme ; pendant
cette opération, les dents sont refoulées sur la matière active,
L'empâtage consiste en un mélange de 80 à 85 0/0 de plomb pur
très divisé, obtenu comme celui de Taccumulateur au chlorure, et de
15 à 20 0/0 d'oxyde de plomb. On additionne ce mélange de i/25
de sels alcalins ou autres substances inertes qui, en se dissolvant
pendant la formation, créent de nombreux pores dans la masse. On
ajoute, en outre, une substance organique.
^ Eléments, — Les éléments stalionnaires sont montés, suivant la
grandeur, dans des bacs en verre ou en cbonite, ou encore dans des
bacs en bois plombe. Avec les bacs en verre, les plaques reposent
directement sur les bords du bac par les crochets de suspension
qu'elles portent à la partie supérieure; Técartement 'des plaques est
assuré par des tubes de verre. Les plaques de même polarité sont
soudées à une barrette en plomb qui porte la prise de courant. Le
tableau suivant indique les caractéristiques principales d'un élément
monté avec plaques positives et négatives du type empâté de la
figure 435, et bac en verre.
Type de Télément
D13
Nombre de plaques j 3
Dimensions des plaques, en railliraëlres :
Largeur lî<7
Hauteur i97
Dimensions extérieures du bac de verre, en
millimètres:
Largeur 279
Longueur 232
Hauteur 279
Capacités, en ampères-heures, aux difTérents
régimes :
8 heures 240
5 — 210
3 — 180
Intensité normale do cliarge, en ampères 30
Dans les gros éléments, les plaques montées dans des bacs en
bois plombé sont suspendues par leurs crochets supérieurs sur des
dalles de verre. Chaque rangée de tubes en verre qui séparent les
43
706
LES ACCLMILATEURS ÉLECTRIQUES
plaques est maintenue par une lame isolante perforée qui vient repo-
ser sur les épaulements que portent les queues des plaques (Voir
Fio. 436. — Positive à grande surface de la National Battery Co.
fig, 436). Un élément de ce type, monté avec positives à grande sur-
face du type de la figure 436, a les constantes suivantes :
Tjrpe de l'élément
F15
Nombre de plaques 15
Dimensions des plaques, en millimètres:
Hauteur 394
Largeur 394
Dimensions extérieures du bac, en millim. :
Largeur 489
Longueur 502
Hauteur 559
Poids, en kilogrammes:
De l'acide 93,44
De Télément complet 300,3
Capacités en ampères-heures, aux dilTt^renls
régimes :
8 heures 1120
5 - 980
3 — 840
1 — 560
Intensité normale de charge, en ampères 140
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 707
Pour les éléments de traction, les bacs sont en cbonite; le fond
du bac est muni de deux nervures en caoutchouc souple qui sup-
portent les plaques. Entre les plaques, on ne met pas de séparateurs ;
mais les positives sont entourées d'une enveloppe en pyroxyline.
Cette enveloppe est obtenue par nitration d'un tissu de coton à
mailles; après la nitration, le tissu ne paraît pas avoir changé d'as-
pect extérieur. Les constructeurs font remarquer que l'emploi du
coton-poudre est sans danger à l'état humide et que, d'autre part,
il ne se dissout que dans Tacide sulfurique concentré et pas dans
l'acide étendu des éléments.
Les plaques de même polarité sont également soudées à une
barrette en plomb portant la prise de courant qui traverse le cou-
vercle en ébonite; celui-ci porte au milieu un orifice permettant
l'introduction du liquide et muni d'un bouchon en caoutchouc avec
ampoule de verre.
Un élément pour automobiles, monté avec plaques du type Sperry,
a comme caractéristiques les valeurs suivantes :
Nombre de plaques par élément 11
Dimensions extérieures de Télément, en milli-
mètres (connexions comprises) :
Largeur 1 84
Longueur 121
Hauteur 289
Poids total de rélémenl, en kilogrammes 18,6
Capacité, en ampères-heures (au régime de
5,25 heures) 230
Intensité de charge, en ampères :
Maxima 40
Minima 10
Pour les éléments d'inflammation, on emploie également les
plaques Sperry avec le montage précédent.
Accumulateurs Gould. — 1° Plaques. — Les plaques de ces éléments
américains sont du type à grande surface; elles sont obtenues en
déplaçant dos feuilles de plomb pur laminé sous des disques d'acier
entre lesquels le plomb est refoulé. A chaque extrémité de la plaque,
les disques quittent la rainure de façon à laisser un rebord de sec-
tion suffisante, comme il est indiqué dans la figure 437, qui se
rapporte à une bandelette unique, ou dans la figure 438, relative à une
708
LKS ACCUMt'L-VTErRS É3.ECTRIQl'E.S
bandelette double laissant voir une nervure médiane. L^épaisseur de
ces bandelettes peut varier selon les cas de 0"",3 à 0**,5, et on
^^
^E
FiG. 437 et 438. — Bandelettes Gould.
obtient une surface totale active 10 à 20 fois plus grande que la
surface apparente de la plaque. La figure 439 représente la section
d'une plaque à poste fixe qui donne une surface active de ^S''"^,!
par kilogramme de plaque. Dans la figure 440, relative à la plaque
pour automobile, la surface active atteint 5G*'"*,8 par kilogramme de
plaque.
FiG. 439 et 4S0- — Profils de plaques Gould. Fio. 441. —Plaque Gould. type M.
La figure 4 il montre en élévation une plaque du type M ayant
comme dimensions : hauteur, 152 millimètres ; largeur, 152 milli
mètre?.
La formation des plaques se fait par un procédé électro-chimique
et, d'après les rensei^nemenls fournis par la maison, on obtient
ainsi des négatives de capacité supérieure à celle des positives.
Pour la fabrication de ces plaques, on emploie une machine spé-
ciale *.
1. Machine Albert Gould : brevet allemand 121457, du 3 juin 1899; — brevet
an-dais G47249, du 10 avril Jî»Oo.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATKUUS
709
Cette machine comporte une paire de rouleaux pourvus chacun
de couteaux découpeurs parallèles qui, pénétrant dans la surface
des plaques de plomb, les coupent par suite de leur rapide rotation
suivant des filets ou côtes présentant des gorges intermédiaires.
La plaque ainsi fabriquée possède une âme qui doit avoir Tépais-
seur déterminée et être égale en tous points. Il est, par conséquent,
nécessaire que les couteaux pénètrent toujours à égale profondeur
dans la plaque et qu'ils se tiennent exactement en regard. A cet effet,
un dispositif mécanique permet le rapprochement ou Téloignement
des cylindres découpeurs aussi bien horizontalement que verticale-
ment.
FiG. 442 et 44 t. — Macliine GoulU.
Une particularité importante du système consiste à prévoir les
moyens d'éviter autant que possible la déviation ou flexion des cou-
teaux quand ils pénètrent dans la plaque. On emploie dans ce but
des rondelles interposées entre les couteaux sur les rouleaux, en
leur donnant un diamètre suffisant pour qu'elles viennent exacte-
ment en contact avec la plaque lorsque les couteaux sont complète-
ment entrés dans cette plaque.
Pour obtenir une plaque présentant plusieurs sections découpées
et séparées par des côtes transversales intermédiaires, on prévoit un
certain nombre de paires de rouleaux découpeurs opérant simultané-
ment.
La figure 442 ci-contre montre une vue en élévation de la machine.
La figure 443 est une coupe suivant la ligne aa. Le bâtil est pourvu
de cadres-supports 2 dans lesquels glissent horizontalement les
paliers à coussinet 3 pour les rouleaux découpeurs 4, 4'. Les paliers
55' dans lesquels tourillonnent les rouleaux sont disposés pour
glisser verticalement dans le support 3.
710 LES ACCL-MULATEURS ÉLECTRIQUES
Le dispositif pour mouvoir les rouleaux comprend des pignons 26
engageant avec des crémaillères verticales 27, 27' sur les coussinets
respectifs 55', ces pignons tourillonnant dans les suppqrts de coussi-
nets latéraux 33 et connectés ensemble par des bras oscillants 28 et
des articulations 28' de manière que les deux extrémités des rouleaux
découpeurs se meuvent simultanément. L'un des bras oscillants 28
est connecté par une tige d'accouplement 29 au mécanisme d'action-
nement. Celui-ci, commandé à la main, est entraîné mécaniquement.
Il comprend un engrenage de réduction 30 entraîné par l'arbre
principal, puis une vis hélicoïdale 31 qui commande la roue d'en-
grenage 32. Une manivelle 33 et une articulation 29 actionnent le
bras oscillant 28. Enfin l'accouplement réversible 35, muni de la
poignée 36, permet la marche dans un sens ou dans l'autre. Un res-
sort 37 est interposé dans cette connexion d'action nement et est placé
entre un collier 29' sur la tige 29 et une bague à rotation 28" qui
glisse sur la tige 29 et est connectée à pivot au bras 28. Un collier
d'arrêt 29" peut servir à entraîner le bras 28 en arrière dans le mou-
vement arrière de la manivelle. Ce mouvement arrière peut être
effectué soit par la commande à la main de l'embrayage réversible,
soit automatiquement après la course complète de la manivelle 33
lorsque celle-ci dépasse le point mort.
Le ressort 37 permet à la course complète du mécanisme de
s'effectuer, tout en déterminant une limite à rapproche des rouleaux
par des dispositifs d'arrêt appropriés, tels que des blocs d'échap-
pement 38, interposés entre les coussinets 55', l'épaisseur de ce bloc
d'espacement déterminant l'épaisseur de la ner\ure qui doit être
laissée dans la plaque, entre les couteaux découpeurs. Le ressort 37
empêche également tout endommagement des couteaux qui pourrait
résulter en forçant ces derniers à pénétrer trop rapidement dans le
métal.
Chacun des rouleaux 4, 4' comprend des couteaux découpeurs
parallèles consistant en disques de feuilles métalliques séparées par
des rondelles de diamètre suffisant pour venir en contact avec la
plaque brute lorsque les lames du couteau ont pénétré complètement
dans cette plaque. De cette façon, les couteaux sont supportés laté-
ralement et protégés contre une déviation ou flexion.
Pour préserver, en outre, les couteaux contre un déplacement
latéral, on a prévu, entre les couteaux découpeurs, des doigts
arrivant très près de la plaque, séparant ainsi les lames coupantes et
les guidant lorsqu'elles pénètrent dans la plaque. Ces doigts ont
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 711
aussi pour but d'enlever les particules de crasse ou déchets de métal
qui peuvent rester sur les couteaux. Montés rigidement sur un arbre
oscillant muni d'une manivelle, ils peuvent être mis facilement hors
d'action pour leur nettoyage.
Cette machine peut servir au gaufrage par découpage des plaques
de toute forme. Lorsqu'on veut une plaque avec rebords, comme celle
de la figure 438, il est préférable de la fondre avec ces rebords, le
restant de la plaque étant uni. On la dispose alors sur le chariot
monté entre les bâtis 2, de façon à amener sa surface entre les
rouleaux 4, 4'. Le chariot étant ensuite fixé par un dispositif d'arrêt,
on met la machine en mouvement au moyen de la poulie principale
attaquée par courroie, de manière à produire la rotation des rou-
leaux. Le réglage de ceux-ci est alors effectué à l'aide de l'accou-
plement 36 qui provoque le rapprochement graduel. En même temps,
on met également en fonctionnement à la main le mécanisme pro-
duisant le va-et-vient des rouleaux qui découpent le plomb suivant
une forme côtelée ou gaufrée, tout en laissant une âme centrale.
Dans cette opération, il n'y a aucune portion de métal perdue ou
enlevée de la plaque, mais la matière qui provient des parties
entaillées est relevée en bords intermédiaires de telle façon que
ceux-ci se trouvent un peu au-dessus de la surface de la plaque et
donnent ainsi en ces points une épaisseur un peu plus grande que
celle du cadre de la plaque.
Comme on le voit en figure 413, la machine possède deux jeux de
rouleaux découpeurs agencés pour travailler simultanément sur deux
sections de la plaque.
2« Eléments, — Les petits éléments à poste fixe sont montés dans
des bacs en verre, et les plaques sont suspendues par leurs crochets
supérieurs qui reposent directement sur les bords du bac.
Des tubes de verre assurent l'écartement. Les plaques sont réunies
entre elles par soudure. Pour les gros éléments, on fait usage de
bacs en bois plombé. Nous avons réuni dans le tableau suivant les
principales données relatives à deux éléments à poste fixe :
Petit élément Gros élément
Nature du bac verre bois plombé
Nombre de plaques H 26
Type de plaques N S
Dimensions des plaques, en millimèlres :
Hauteur 197 394
Largeur 197 394
71 î LE-< ACCOIILATEIRS ÉLECTRIQUES
Dimensions extérieures da bac, en millim. : verre bois plombé
Longueur 2S4 413
Largeur 241 524
Hauteur 2ft6 693
Hauteur totale de l'élément, en millimètres.. 317 721
Poids total de plaijues, en kilogrammes 27.67 163,1
Poids d'acide — 10,20 66,2
Poids de l'élément complet — 302,5
(opacités en ampères-heures, aux difTérents
régimes :
8 heures 200 1 . 1 20
5 — !7i 980
3 — «50 8i0
Intensité de charge normale, en ampères 25 140
Les éléments pour éclairage de trains et de bateaux sont caracté*
risés ici par leur fermeture hermétique. La figure 444 montre la dis-
position adoptée. Le bac en ébonite est entouré d'une caisse en bois
plombé; des étriers en fer viennent consolider cette caisse extérieure;
terminés à leur partie supérieure par des pas de vis, ils permettent
le serrage par écrous d'un couvercle en bois qui porte deux entre-
toises. Sous le couvercle se trouve d'ailleurs une feuille de caout-
chouc souple qui, par le serrage, vient appuyer fortement sur les
bords supérieurs du bac en ébonite et assure ainsi rétanchéité. Le
couvercle porte trois ouvertures, dont deux rendues étanches
laissent passer les prises de courant.
L'ouverture centrale, munie d'un bouchon, sert au remplissage et
au dégagement gazeux.
Les constantes de ces éléments sont données par le tableau
suivant qui se rapporte au type de la figure 444, d'après les indi-
cations du constructeur.
Nombre de plaques 9
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur 229
Largeur 197
Dimensions de la caisse extérieure, en millim. :
Longueur 203
Largeur 248
Hauteur 476
Hauteur totale de Télément, en millimètres. . 508
Poids total de plaques, en kilogrammes 27,2!
Poids d'acide, — 7,26
Poids de l'élément complet — 48,99
Capacité en ampères-heures:
Au régime de 7,5 heures 150
— 5 — 135
Intensité de charge normale, en ampères.... 30
MONOGRAPHIE DES ACCUMUlJlTEURS
713
Dans les éléments pour voitures automobiles, le montage se fait
dans des bacs en ébonile ; les plaques reposent sur des tasseaux en
ébonite et Técartement des électrodes de noms contraires est obtenu
par des séparateurs également en ébonite et comprenant une ôme
perforée et des nervures de renforcement qui assurent Técartement
Fin. 444. FiG. 445.
ÉJément hermétique Gould^ Élément Gould pour automobiles.
des plaques, comme on le voit nettement d'après la figure 445. Les
plaques soudées à.des barrettes portent cbacune une prise de courant
en plomb qui traverse le couvercle en ébonite ; celui-ci possède en
3on milieu un orifice muni d'un bouchon et qui sert au dégagement
gazeux et au remplissage.
Les constantes de l'élément représenté en figure 445 sont données
dans le tableau suivant :
Type de Télémenl
E.V.
Nombre de plaques 7
Dimensions des plaques en millimètres :
Hauteur ^97
Largeur 149
Dimensions extérieures du bac d'ébonite, en
millimètres :
Longueur 82,5
Largeur 159
Hauteur 279
714 LES ACGUNfL^rATEURS ÉLECTRIQUES
Type de Téiément
E.V.
Hauteur totale de Félément, en millimètres.. 292
Poids total de plaques, en kilogrammes 8,73
Poids diacide 4 ,93
Poids total de Téléraent 11,23
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
4 heures 90
3 — 81
Intensité de charge normale, en ampères.... 27
Accumulateurs Reuterdahl (The Reuterdahl Electric Company). —
Cette fabrique américaine construit deux types de plaques. Les
plaques à grande surface employées pour les gros éléments à poste
fixe ont comme dimensions 394 X 394 millimètres. Le développement
de surface atteint 20, de sorte que, la surface totale apparente étant
31 décimètres carrés, la surface totale active est 620 décimètres carrés.
La plaque, entièrement en plomb doux, subit la formation Planté.
Le montage de ces gros éléments à poste fixe se fait comme
généralement dans des bac9 en bois plombé, les plaques étant sus-
pendues extérieurement par leurs crochets sur des dalles de verre
dépassant un peu le bord supérieur du bac. L'écartement est assuré
par des tubes et les plaques de même polarité sont reliées entre elles
par soudure à une barrette en plomb.
Dans tous les autres cas, on fait usage de plaques à grille
empâtées. La grille, en plomb antimonieux, est coulée sous pression.
Elle comprend des nervures horizontales symétriques des deux côtés
de la plaque et des nervures verticales placées en chicane de chaque
côté de la plaque et dont la section triangulaire présente sa base à la
surface et son sommet vers l'intérieur. Les alvéoles ainsi constitués
sont de forme carrée et de petites dimensions. La matière active est
comprimée dans la grille, puis on applique sur chaque côté une
feuille d^ébonite perforée munie d'un cadre en ébonite ou en bois
traité chimiquement. Les trous ont i"",o de diamètre et sont écartés
de 3 millimètres de centre en centre. Par leurs nervures, ces feuilles
d'ébonite servent en même temps à séparer les plaques entre
elles.
Les éléments pour automobiles sont montés dans des bacs en
ébonite et les plaques reposent directement sur des tasseaux placés
au fond du bac.
Ces éléments peuvent donner une capacité massique de 10 ampères-
heures par- kilogramme de poids total, au régime de trois heures.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
715
Accumulatears de « The Electric Storage Battery Go ». —Cette Société ,
de Philadelphie, a construit au début Taccuinulateur Clément Payen.
La construction des plaques Clément Payen est en tous points sem-
blable à celle des plaques au chlorure de la Société pour le Travail
électrique des métaux. Seule, la forme des pastilles est différente.
Comme Tindique la figure 446, qui se rapporte à une plaque de
200 millimètres de côté, les pastilles sont circulaires et perforées de
trous.
(ij® 000000 j
00r^. 00000
00000000
(j^© 00000
00000000
©©©©©©©
©■©©©©©©©
FiG. 446. — Plaque Clément Payen.
i
i
Fio. 447. — Grille de The Electric
Storage Battery Co.
Dans ces premiers accumulateurs, lés positives et les négatives
étaient identiques. Les plaques étaient suspendues par leurs crochets
supérieurs sur des cadres en bois. Les positives étaient enveloppées
d'amiante (montage adopté pour certains types T. E. M.).
Les plaques de môme polarité étaient réunies entre elles par des
boulons en cuivre.
Actuellement, pour les éléments à poste fixe, cette Société emploie
encore les négatives à pastilles de chlorure ; mais les positives sont
du type à spirales de plomb doux semblables à celles de la « Chloride
Electrîcal Storage Syndicate Limited», de Manchester, que nous
avons décrites précédemment.
Pour les éléments d'automobiles, les plaques positives sont du
type à grille empâtée. Comme l'indique la figure 447, cette grille est
constituée par des nervures triangulaires dont la base est à la sur-
face de la plaque et le sommet au milieu. Les nervures des deux
716
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
côtés opposés ne sonl d'ailleurs pas en regard, mais disposées en
zigzag.
Les grilles négatives sont obtenues par perforation d'une plaque de
plomb laminée.
Dans le tableau ci-dessous, se trouvent résumées les constantes
principales d'un de ces éléments pour automobiles.
Nombre de plaques
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur
Largeur
Dimensions extérieures de Télémenl, en mil-
limètres:
Longueur
Largeur
liauleur
Poids, en kilogrammes :
Plaques et prises de courant
Acide de densité 1,24.
Total de l'élément
Capacité, en ampères-heures, au régime de
4 heures .?
219
122
65
13%
293
6
i
7,9
72
Accumulateurs de «The Porter Battery Go». — Cette Société cons-
truit, à Chicago, des éléments pour automobiles dont les plaques
Fio. 448. — Grille de The Porter Battery Co.
positives et négatives sont semblables et du type à grille empâtée.
La figure 448 représente cette grille, qui est caractérisée par ce
fait que les nervures transversales sont cintrées à Tintérieur dans le
but de mieux retenir la matière active.
MONOGRAPHIE DES ACCUMUFATEURS . 717
Le tableau suivant indique quelques constantes relatives à un de ces
éléments pour automobiles.
Nombre de plaques 7
Dimensions des piatiues, en millimètres :
Hauteur 1 75
Largeur : . . 125
Épaisseur 3
Dimensions extérieures de l'élément, en mil-
limètres :
Longueur 54
Largeur 133
Hauteur 25i
Poids total de l'élément, en kilogrammes 5
Densité de l'acide 1 ,2o
Capacités, en ampères-heures, aux différents
régimes :
5 heures 60
4 — 57
3 — 48
Accumulateurs Smith (Smith Storage Baltery Go). — Cette Société
américaine construit à Binghamion (N.-Y.) des accumulateurs à
électrodes bipolaires ayant comme les éléments Tribelhorn la forme
de cuvettes s'emboîtant les unes dans les autres. Mais les cuvettes
ont ici une forme rectangulaire. La cuvette inférieure repose sur une
auge de même forme en bois ou en ébonite.
L'électrode inférieure de la colonne forme le pôle positif, et l'élec-
trode supérieure, le pôle négatif de la batterie.
D'après les renseignements donnés par cette Compagnie, une
cuvette (2 volts par conséquent), ayant une capacité de ^iO ampères-
heures au régime de 30 ampères, pèse 43^«,09.
Accumulateurs Pescetto (Societa Italiana di Blettricita gia
Gruto). — 1® Plaques. — Cette Société fabrique actuellement dans
son usine d'ÂIpignano, en Italie, non seulement les plaques Pescetto
qui vont être décrites, mais encore les plaques Majert précédem-
ment décrites.
Les plaques Pescetto sont du type Faure, à oxydes rapportés.
La positive, coulée en plomb antimonieux, a un support à âme et à
cadre extérieur. Elle est munie sur ses deux faces de nervures hori-
zontales qui, après démontage, sont rabattues à Taide d'un outil de
façon à constituer une sério de griffes très rapprochées, comme le
718 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
montre la figure 449. ]^a figure 450 représente une plaque positive
entière empâtée partiellement.
La plaque négative, coulée également en plomb antimonieux, est
une grille à alvéoles rectangulaires. Les barreaux qui la constituent
ont une section en forme de losange ; aux points de croisement de
ces nervures, on a soulevé, après démoulage, les arêtes des losanges
sur une petite longueur, de façon à former quatre griffes qui se pré-
sentent ainsi au-dessus des alvéoles. C'est ce qu'on voit nettement
sur la figure 451, qui montre une partie de négative. Lafîgure452 se
rapporte à une négative entière, empâtée partiellement.
La matière active empâtée sur ces deux plaques est constituée par
un mélange d'oxydes et d'ulmates, qui résultent du traitement en
proportions convenables du sucre par Tacide sulfurique. Ces der-
niers corps forment liant et donnent de la porosité.
Après Tempâtage, les plaques sont comprimées, de telle sorte
que les griffes se rabattent et pénètrent dans la matière.
Voici quelques données de construction relatives à des plaques de
ce type employées pour la traction automobile.
Plaque positive Plaque né^^tire
Dimensions de la plaque, en millimètres :
Hauteur
Largeur
Épaisseur
Nombre d'augets
— de griffes par auget
— d'alvéoles rectangulaires
Section du cadre, en millimètres carrés
— de la queue de prise de courant, en
millimètres carrés
Poids du quadrillage, en grammes
— de la matière active, en grammes
— total de la plaque
^'^ Eléments. — Les éléments actuellement construits sont divisés en
quatre groupes. Les deux premiers se rapportent aux éléments à
poste fixe, soit à décharge rapide, soit à décharge lente. Le troi-
sième groupe comprend les accumulateurs de traction de tramways
ou de chemins de fer. Dans les trois groupes, les éléments possèdent
des positives Majert et des négatives Pescelto.
Le quatrième groupe, relatif aux éléments pour automobiles, ne
comprend que des plaques Pescetto.
158
158
142
142
6
5,5
50
42
399
27
25
84
84,9
700
640
260
260
960
900
Fio. 449. — Fragment de positive Pescetto.
f%N
Fio. 450. -— Positive Pescetto, empâtée partiellement.
m
'v*:s-3 " - - - «
Kio. 451. — Fragment de négative Pescello.
FiG. 452. — Négative Pescetto, empâtée partiellement.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
721
Le montage des éléments à poste fixe se fait avec bacs en verre
ou en bois plombé^ selon les dimensions. Les plaques sont réunies
par soudure à une barrette. Les plaques sont suspendues par leurs
crochets supérieurs sur les bords du bac dans le cas de bac en verre
et sur des dalles dans le cas de bac en bois plombé. L'écartement
des plaques est maintenu par un tube de verre.
Les principales constantes de ces éléments sont données par le
tableau ci-dessous, d*après le Catalogue 1903.
Type, décharge lente
— rapide
Encombrement extérieur de Télément, en mil-
limètres :
Hauteur
Largeur
Longueur
Poids, en kilogrammes :
Élément, sans acide
Acide de densité 1,17
Total
Capacités, en ampères-heures, aux différents ré-
gimes :
Décharges lentes
Décharges rapides
10 heures.
5 — .
3 — .
3 — .
2 — .
1 — .
Intensité maxima de charge, en ampères :
Décharges lentes
— rapides
8L
20L
8R
20R
410
600
275
470
322
565
56
291
24,6
110
80,6
401
240
1.244
200
1.032
179
928
170
882
152
789
122
632
60
309
76
394
Ces capacités correspondent aux valeurs suivantes, rapportées
à Tunité de surface totale apparente de plaque positive Majert.
DURÉE
de la décharge
U HBCRE8
INTENSITÉ SURFACIQL'E
en amp. : dm) de
sarfaca apparente de positive
CAPACITÉ SORFACIQUE
en amp.-h. : dmS de
surface apparente de positive
10
5
3
2
1
0,50
0,25
0,96
2,55
3,40
5,40
8,40
13,60
9,60
8,55
7,65
6,80
5,40
4,20
3,40
46
722 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Dans les éléments de la troisième catégorie (tramways et che-
mins de fer), les plaques sont du même type que précédemment
(positives Majert, négatives Pescetto) ; mais le montage, semblable
à celui des éléments pour automobiles, se fait avec bacs en ébonite.
Voici d'ailleurs quelques constantes d'un de ces éléments, d'un poids
total de 15 kilogrammes environ :
Type IA5
Dimensions extérieures de Télément, en milli-
mètres :
Hauteur 420
Longueur 55
Largeur 270
Poids, en kilogrammes :
Élément sans acide 1 2,8
Acide 2,2
Élément complet i5,0
Capacités, en ampères-heures, aux diiïérents
régimes :
1 heure 29
0,75 — 26
0,50 — 22
0,25 — : 18
Intensité maxima de charge, en ampères :
A tension constante, 2,55 volts 420
A intensité constante 35
Les éléments pour automobiles sont montés avec plaques du type
Pescetto, positives et négatives. Les plaques de même polarité sont
soudées à une barrette en plomb, qui porte la tige de prise de cou-
rant. L'écartement des plaques est assuré par des séparateurs ondu-
lés en ébonite perforée. Ceux-ci sont fixés de chaque côté à des
baguettes en ébonite ; sur leur milieu, ils portent en outre quelques
boutons également en ébonite, toutes ces dispositions ayant pour
but de bien maintenir Técartement.
Le bac, en ébonite, possède deux parois verticales droites, tandis
que les deux autres sont coudées à angle droit, vers la partie supé-
rieure, de façon à former de chaque côté un épaulément sur lequel
les plaques sont suspendues par leurs crochets.
Les figures 453, 454 et 455, qui représentent successivement un
élément en coupe verticale, un bac en coupe verticale dans Tautre
sens, et un bac en coupe horizontale, montrent bien les particularités
de ce montage. Le couvercle en ébonite est à emboîtement, et il
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
723
s'appuie à la fois sur les parois internes et sur les bords supérieurs
des parois du bac.
Ce couvercle porte trois trous, dont deux latéraux servent au pas*
sage des tiges de prise de courant; le trou central sert pour le
205.
u ->».75..- >;
-i i^is H
^i^i^ ^(ff •îjij^iô.
^^5 ;-i
o
o
00
'"i
CM
g-^-^^^^'^-w^^^-^^^
tl>
hs.
^ ^
->;iÇK.— -^75 ♦iiSk-
K 205 »i
FiG. 453, 454 et 455. — Élément Pescetto pour automobiles
dégagement des gaz. Des bagues de courant obturent les trous
latéraux. Le trou central est muni d'un bouchon percé d'un trou.
Les épaulements que possèdent les bacs servent aussi au montage
des éléments dans les caisses de groupement. A cet effet les bacs sont
supportés par Tintermédiaire de cales en caoutchouc sur lesquelles
7â4 LES ACCUMULATEURS ÉLECTBIQUES
portent les épanlements. Le tableau soÎTaiit donne les constantes
relatives à un élément de ce type.
TTpc et râàmtmt
6flPR
Dimensions de Télément monté, en millim. :
Hantenr 213
Largeur IT7
Longueur 13!
Poids, en kilogrammes :
Plaques 12,55
Élément monté, avec liquide 16
Capacités, en ampères-heures*, aux différents
régimes :
5* 36» 175,7
4 35 172,5
3 52 169,8
3 20 167,6
2 55 165,3
Intensité de charge, en ampères 25,1
1. Les capacités indiquées ici se rapportent à TiDlenslté décharge la plus
faible spécifiée, 23,1 ampères. Pour des intensités décharge croissantes, les capa-
cités garanties décroissent rapidement.
CHAPITRE VI
MONOGRAPHIE DES AGCnHULATEURS AUTRES QUE L'ÉLÉMENT
AU PLOMB
Accumulateurs Gommelin-Desmazures-Bailhache et Accumulateurs
Waddel-Entz. — Les premiers
accumulateurs zinc-cuivre que
nous avons étudiés dans la
première partie ont été réali-
sés, en 1887, par Commelin-
Desmazures et Bailhache,
Les figures 456, 457 et 458
représentent les coupes en
élévation et en plan de ces
premiers accumulateurs, em-
ployés sur le sous-marin
Gymnote ^ .
Les négatives sont consti-
tuées à Taide d'une toile mé-
tallique en fer, étamée et
amalgamée.
Les plaques positives sont
des toiles métalliques en
cuivre, sur lesquelles on a
comprimé du cuivre pulvéru-
lent a la pression de i.OOO ki-
logrammes par centimètre
carré.
Chaque plaque positive est
placée dans un sac en par-
chemin formant cloison poreuse. Entre les plaques existent des
Fio. 456, 457 et 458. — Accumulateur
Commelin-Desmazures et Bailhache.
i. Les Bateaux sovLS-manns, p. 171, F. Forest et H. Noalhat.
726
LBS AGCUlfULATEUaS ÉLECTRIQUES
séparateurs en ébonite. L^électrolyie est ooe solution de zincate de
potassium et de potasse.
Ces éléments furent délaissés et remfdacés sor le Gymnote par des
accamulatears an plomb de la Société pour le Travail électrique des
métaux.
En 1893s Waddel-Enlz donna une forme diflerente aux éléments
zinc-oxyde de cuivre. Dans ces éléments, qui ont été employés pour
la traction des tramways, à New-
York d'abord, puis à Hagen et
à Vienne, les plaques positives
sont formées de câbles tressés en
fils de cuivre sur lesquels est
comprimé de l'oxyde de cuivre
en pâte. Cette pâte est maintenue
par une tresse en fils fins de
cuivre recouverte d'une tresse de
coton.
Ces fils ainsi recouverts sont
enroulés comme l'indique la fi-
gure 459 et constituent ainsi les
électrodes positives.
Cette nouvelle disposition avait
surtout pour but de diminuer les
actions locales considérables sur les éléments Commelin-Desma-
zures, et d'augmenter la porosité du cuivre.
Quant aux négatives de l'accumulateur Waddel-Entz, ce sont de
simples plaques de tôle, ou encore des toiles métalliques en fer
étamé ayant 0""*,5 d'épaisseur.
Dans l'élément représenté en figure 439, les plaques positives sont
séparées des négatives ainsi que du bac en tôle par des enroulements
en coton formant saillie. Les positives sont reliées à une borne exté-
rieure par des conducteurs isolés. Les négatives sont reliées au bac
qui porte la prise de courant. L'électrolyte, qui se compose d'une
solution de potasse caustique de densité 1,45, est recouvert d'huile
afin d'éviter la carbonatation.
Un élément étudié par P. Schoop^ avait comme principales cons-
tantes les valeurs suivantes :
i^^T^
L-
W m
m
Wâ '
a"
i'.lC fil
illl
1
k
1 1 : Il
1
-
ff
P
Li
Fio. 459. — Accumulateur Waddel-Entz.
1. F. Loppé, Accumulateurs électriques^ p. 161.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS . 727
Poids de l'anode en cuivre, en kilogrammes. 1,276
— des 2 cathodes en fer, — 0,482
— de Télectrolyte, — 1,644
— du bac en tôle de fer, — 0,737
— total de l'élément, — .4,i39
Capacité, en ampères-heures, aux diiïérents
régimes :
A 20 ampères 80
A 11 ampères 100
Différence de potentiel moyenne, en volts, aux
différents régimes :
A 20 ampères 0,77
A 11 ampères 0,81
Énergie, en watts-heures, aux différents ré-
gimes :
A 20 ampères 61
A 1 1 ampères 81
Ces valeurs correspondent à une énergie massique de 15 à 20 watts-
heures par kilogramme d'élément. .
Voici, d'autre part, quelques constantes relatives aux éléments de
tramways employés à Hagen et à Vienne, en 1895 :
Nombre de plaques :
Positives 6
Négatives 7
Dimensions extérieures de l'élément, en milli-
mètres :
Hauteur 320
Longueur 205
Largeur i 10
Poids, en kilogrammes :
Des plaques 7
De l'élément complet 14
Capacité, en ampères-heures (selon le régime). 250 à 300
La tension moyenne étant 0,77 volt, on voit que l'énergie massique
varie de 13,7 à 16,5 watts-heures par kilogramme d'élément.
Le montage est ici un peu différent de celui de la figure 459.
Les plaques sont séparées par des tubes de verre; les positives
reposent sur un support fixé à la partie supérieure de la caisse de
tôle et portant une série de rainures ; elles sont isolées de ce support
et de la caisse par des pièces en ébonite. Le bac est en tôle étamée
de 0'"°,5 d'épaisseur.
728
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Ces accumulateurs ont été abandonnés comme étant inférieurs aux
accumulateurs au plomb pour les raisons que nous avons examinées
dans la première partie.
Aocomulateur à gas Gommelin et Tiau. — Nous avons exposé (Voir
p. 434) dans la première partie la théorie de cet accumulateur. La
Fio. 460. — Accumulateur à gaz Pio. 461. —Type industriel de râccumulateur
Gommelin et Viau. à gaz Gommelin et Viau.
figure 460 représente un modèle de laboratoire exposé en 1900. Un
récipient V en verre épais est fermé par un couvercle que traversent
deux tubes S et T aboutissant à un récipient R en verre. C est un
charbon creux, poreux; P, un cylindre en plomb antimonié, et M,
un manomètre.
Pendant la charge, le sulfate de cadmium de Télectrolyte donne
un dépôt de cadmium sur la cathode P. L'oxygène dégagéen C s'accu-
mule à la partie supérieure du vase V, et se rend dans le réser-
voir R, puis à rintérieur du charbon creux. La pression est ainsi
la même des deux côtés du charbon. La charge est arrêtée quand la
pression de Toxygène atteint 1 kilogramme par centimètre carré.
Pour mettre en décharge, on ferme le robinet du tube T.
Le circuit extérieur étant fermé, le cadmium se redissout à Tétai
de sulfate pendant que l'hydrogène se combine avec l'oxygène accu-
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 729
mulé dans les pores du charbon C. La pression diminue dans le
vase V, et Toxygène contenu en C passe alors à travers les pores
du charbon.
Nous avons vu que la force électromotrîce est dé 1,5 volt. Quant à
la densité de courant, elle peut atteindre 0,3 ampère par décimètre
carré de surface cathodique pendant la décharge.
La figure 461 représente un élément industriel. Ici Tanode est
Constituée par une série de petits tubes de charbon C formant une
plaque et aboutissant tous à une chambre unique.
La cathode se compose d*auges ou nacelles en celluloïd disposées
les unes au-dessus des autres et au fond desquelles se trouve une
petite lame de plomb P, de même longueur que la nacelle et dont
l'extrémité est réunie par une soudure autogène au conducteur
négatif. Le cadmium se dépose sur ces lamelles et les auges ont
pour but d'éviter sa chute.
Lorsqu'on forme une batterie on réunit par des tubes en ébonite,
d'une part, tous les vases extérieurs et, d'autre part, toutes les
chambres à oxygène qui communiquent avec un réservoir unique
pour la batterie.
Ces accumulateurs n'ont pas reçu d'applications pour les raisons
que nous avons indiquées dans la première partie.
Accuinulateur Gonunelin et Tiau, au peroxyde de plomb-cadmium.
— Ce couple a été étudié (p. 420) dans la première partie. Voici la
description d'un élément exposé en 1900 par Commelin et Viau.
L'électrode positive, en peroxyde de plomb, comprend un quadril-
lage en ébonite [fig. 462), sur lequel est rivé un cadre conducteur en
plomb [flg. 463). Ce quadrillage est empâté comme dans l'accumu-
lateur au plomb ; la matière active est d'abord réduite en plomb
spongieux, puis peroxydée.
L'électrode négative {fig, 464 et 465) est constituée par une feuille
isolante, généralement en celluloïd, sur les deux côtés de laquelle est
appliquée une feuille de plomb de O'^'^f^S d'épaisseur. On enfile ensuite
une série de bagues découpées dans une feuille mince de celluloïd.
Ces bagues, de forme rectangulaire, ont 10 millimètres de largeur
et une longueur un peu supérieure à celle de la plaque. Elles sont
écartées de 8 millimètres les unes des autres et disposées obliquement
par rapport au plan de la plaque, de façon à former des augets qui
retiennent les parcelles de cadmium se détachant de la plaque et
favorisent en outre le dégagement gazeux.
730
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Les bords de la plaque sont enduits d'un vernis afin d'empêcher
la formation d'un dépôt de cadmium arborescent sur ces parties.
' Les plaques sont séparées entre elles par des feuilles minces en
celluloïd perforé ; elles sont serrées ensuite et forment bloc.
^=7;
V — Y —
i
— s
1
o^ ^
— ^
V"— vi
1 1
1
^ <f> —
— \
y — "^ —
1
-v
1 i
o^ ^
— \
\ 4^—
i
I
aaaDDDDa
aaaapaaa
gpgpc
oaQDc
aaDDpnan
aaDDtiaaa
îaanapDDR
cnaaapaacï
aaaDbDDD
aaDDkDaaa
aaaDTûGaa
aauapaaa
aaaaaaaa
Fio. 162 et 463.-
Grille positive Goiumelin
et Viau.
FiG. 464 et 463. — Négative-
cadmium de Commelln et Viau.
Le tableau suivant ^ résume quelques valeurs caractéristiques d'un
de ces éléments, d'une capacité de 80 ampères-heures (à régime très
lent).
Nombre de plaques :
Positives 5
Négatives 5
Dimensions des plaques, en millimètres :
Hauteur des positives 2i0
Hauteur des négatives 220
Largeur des deux plaques i05
Épaisseur des positives 5
Épaisseur des négatives avec dépôt 2,5
Épaisseur des négatives sans dépcM i,5
Poids, en kilogrammes :
5 plaques positives 2,i50
5 plaques négatives 1,175
Électrolyte de densité 1,162 1,800
Bac et connexions 0,500
Élément complet 5,645
1. A. Bainville, V Électricité à V Exposition de 1900, 4» fascicule, p. 88.
i
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
731
Accumiilateiirs Edison.— i^A ccumula leur cadmium-oxyde de cuivre.
— Nous avons examiné cet élément dans la première partie ; nous
ne donnerons ici que la description des plaques et de Télément.
La figure 466 montre une plaque en perspective; la figure 467,
une coupe horizontale, et la figure 468, une coupe verticale d'un
élément à quatre plaques.
^^^^^&3^^
FiG. 466, 467 et 468. — Accumulateur Edison cadmium-oxyde de cuivre.
La plaque 1 est constituée par une tôle en nickel réunie à un
cadre 2 de même métal par des rivets 3 en nickel, et fusion élec-
trique. Les plaques sont reliées entre elles par des boulons isolants 4'
qui traversent les oreilles inférieures 4 pendant que les oreilles
supérieures 5 servent pour les prises de courant 5'. Les comparti-
ments ou poches 6 sont également en nickel ou en métal nickelé
perforé. On les obtient avantageusement par estampage. Pour purifier
les plaques le mieux possible, on les chauffe au rouge dans une
chambre close et on réduit ensuite Toxyde par Thydrogène.
L e vase 7 peut être constitué en nickel ou autre métal et être
fermé hermétiquement; une ouverture 9 est seulement nécessaire
pour le dégagement des gaz résultant d'une surcharge.
732
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
2* Accumulateur fer-peroxyde de nickel. — La forme des premiers
supports de ces plaques * est représentée par les figures 469 à 472 :
469 est une vue en élévation ; 470, une coupe verticale selon la ligne 2-2 ;
471 est une vue en place de l'assemblage de deux plaques; 472, une
coupe agrandie d*une plaque.
Chaque plaque comporte deux parois i et 2 en tôle de nickel très
mince (par exemple 0"",125), réunies par des rivets de nickel au
FiG. 473. — Support Edison actuel.
.tl.iul1^,i?..lllJ,|t
m' ^
Fio. 469, 470, 471 et 472. — Premier
support de Taccumulateur Edison
fer-peroxyde de nickel.
FiG. 474. - Cuvette et briquette
de matière active.
cadre 3 et aux montants verticaux 4, 4. Dans les parois i et 2 sont
pratiqués de petits trotts espacés entre eux de O'"",7o environ et de
telle façon que le métal estampé reste à l'intérieur ; il en résulte
alors une augmentation de la surface de contact entre le support et
la matière active. Les plaques portent, en outre, des pièces de sépa-
i. D'après le brevet français 307864 et le brevet anglais 2490.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS 733
ration 5, 5, qui empêchent leur contact. Le nickel peut être remplacé
dans cette fabrication par le fer nickelé et le cadre 3, 4 par une
matière non attaquable, comme Tébonite, par exemple.
C'est dans les poches de ces plaques que Ton bourre la matière
active constituée comme il a été indiqué dans la première partie. On
place ensuite une couche de fils d'amiante 6 de 6 millimètres d'épais-
seur ; celle-ci est recouverte par une bande 7 en tôle de nickel main^
tenue solidement par un fil de nickel 8 {fig. 470 et 472).
Actuellement, la constitution des supports diffère un peu de celle
décrite dans le brevet. La figure 473 montre Taspect d'un tel qua-
drillante du type automobile; c'est une simple grille à alvéoles rec-
tangulaires en tôle d'acier nickelé de 0™"*,61 d'épaisseur. Dans
chacuji de ces alvéoles, on vient loger une briquette de matière active
enfermée dans une boîte en tôle d'acier nickelé de 0'°",075 d'épaisseur,
perforée d'un très grand nombre de petits trous qui laissent pénétrer
l'électrolyte. La figure 474 montre une telle boîte et son couvercle,
ainsi qu'une briquette de matière active au milieu. Après introduc-
tion de ces boites dans les alvéoles du quadrillage, on comprime le
tout à la presse hydraulique sous une force de 100 tonnes. La plaque
ainsi terminée a une épaisseur de 2'°'",5 à l'endroit des bottes et
de 0"",56 seulement sur la grille.
Le graphite employé ici est obtenu, par un procédé chimique, sous
forme de lames très minces tamisées, comme il est exposé dans le
brevet, de façon que leur surface soit plus grande que celle des
perforations des boîtes.
Le mélange de matière active et de graphite est comprimé à une
pression de 300 kilogrammes par centimètre carré et moulé en bri-
quettes de dimensions 75 X 1^,5 millimètres en plan.
Le montage des plaques s'effectue dans un récipient en tôle d'acier.
Afin d'augmenter sa solidité mécanique, on l'a ondulé sur les deux
tiers de sa hauteur, ainsi que le montre la figure 475, qui en est une
vue extérieure. Les plaques entrent exactement dans ce bac et
appuient par leurs bords verticaux contre des cadres en ébonite qui
sont munis de sillons de distance en distance. Elles reposent sur
quatre tasseaux en ébonite et sont séparées les unes des autres par
des bandes en ébonite. Sur la figure 476, qui représente une coupe'
de l'élément, on a marqué en noir toutes les parties en ébonite.
Les plaques de même polarité sont reliées entre elles et réunies
à une prise de courant qui traverse le couvercle dans une pièce iso-
lante. Dans le couvercle existent encore deux autres ouvertures, l'une
734
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
pour le remplissage, Tautre pour le dégagement des gaz. La soupape
de gaz est munie d'un capuchon en forme de champignon; elle
ferme les deux canaux par lesquels passent les gaz lorsque Télément
est renversé et évite ainsi la sortie du liquide.
FiG. 475 el 476. — Accumulateur Edison peroxyde de nickel-fer.
La fine gaze métallique qui recouvre Torifice extérieur de la sou-
pape empêche, d'après le principe de la lampe de sûreté de Davy,
la rentrée de la flamme si les gaz sont enflammés à la sortie. Le
bord du couvercle est si bien ajusté au bac que celui-ci est fermé
hermétiquement au gaz et au liquide. Au dispositif de remplissage,
on a établi un entonnoir avec plongeur, de sorte qu'on peut lire
immédiatement à quel niveau se trouve le liquide.
Des éléments montés à 24 plaques de dimensions 240xi20 milli-
mètres et 2"",5 d'épaisseur peuvent donner 160 ampères-heures sous
une tension moyenne de 1,3 volt^.
3"" Accumulateur zinc-peroxyde de nickel, — On a vu (p. 441) que,
dans le brevet français 314805, du 8 octobre 4901, Edison propose le
magnésium comme support du zinc électrolysé.
1. Eleklrochemische Zeilschrifl, t. X, p. "7 ; avTil 1903.
MONOGRAPHIE DES ACCUMULATEURS
735
La figure 477 montre en élévation Télectrode négative : c'est une
plaque 1 en magnésium, munie d'un très grand nombre de perfora-
tions 2, qui augmentent l'adhérence du zinc et rendent sa distribution
plus uniforme; des oreilles 3 servent à Tassemblage.
La figure 478 se rapporte au support du dépolarisant, qui est ici le
peroxyde de nickel. La figure 479 est une coupe agrandie suivant la
^ ro\
■••••••••••• ••••••••
•••••••••••••••••••a
V2r
-v2^
-^
^fK^^i^s^t^jm:^^^
Fio. 477, 478, 479 et 480. — Accumulateur Edison zinc-peroxyde de nickel.
ligne 3-3 do la figure 478. Enfin la figure 480 représente une coupe
verticale d'un élément à quatre plaques de ce type.
Le support positif 4 est en tôle nickelée ; il possède des ouvertures
rectangulaires 5 et des oreilles conductrices 6.
Dans les ouvertures 5, on fixe des poches 7 formées en deux parties
maintenues en les pressant de manière à former des plis après que
la matière a été introduite dans les parties de chaque poche. Ces
poches sont constituées par de la tôle mince contenant une grande
proportion de carbone de façon à la rendre très élastique; cette tôle
est soigneusement nickelée ; les perforations qui y sont pratiquées
sont obtenues en faisant passer les tôles entre des rouleaux appro-
priés au moyen desquels le métal est déplacé à chaque ouverture
736 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
pour former une bavure qui se projette vers Tintérieur et augmente
ainsi la conductibilité.
Les replis horizontaux des parois des poches augmentent la rigidité
et permettent Temploi de tôles plus minces.
Les poches 7 sont remplies de matière active dépolarisante,
mélangée de parcelles de graphite pour augmenter la conductibilité.
Le bac 8, qui sert au montage, est scellé hermétiquement; il est
seulement muni d'un petit évent 9 pour le dégagement gazeux.
TROISIEME PARTIE
APPLICATIONS DES ACCUMULATEURS
Les accumulateurs électriques sont rarement appliqués à Tétat
isolé. On en groupe en général un certain nombre en tension, et
Tensemble porte le nom de batterie d'accumulateurs.
Nous donnerons dans la suite des indications sur les particularités
de montage des batteries dans chacune des applications spéciales
que nous traiterons.
' Ces applications sont multiples. Elles s'expliquent par les qualités
précieuses des accumulateurs. Comme générateurs d'énergie élec-
trique, ils sont employés dans la traction électrique (chemins de fer,
tramways, bateaux, automobiles). Ils n'ont d'autres concurrents, pour
les véhicules portant en eux-mêmes leur source d'énergie électrique
sans organes en mouvement, que les piles, qui ne sont ni pratiques
ni économiques. Dans les stations centrales, les ateliers, les maisons
d'habitation, ils trouvent également leur emploi comme générateurs,
par suite de leur facilité de surveillance, ce qui n'est pas le cas des
dynamos, organes en mouvement.
Indépendamment de leur utilisation comme générateurs, les accu-
mulateurs doivent à leur qualité de transformateurs différés d'autres
applications. D'une part, ils permettent de faire varier à volonté les
deux facteurs de la puissance, tension et intensité de courant, d'une
source donnée. Disposant, par exemple, d'une source à basse tension,
on peut obtenir une tension plus élevée en chargeant un nombre
déterminé de batteries en parallèle sur cette source et en les déchar-
geant ensuite en tension. Inversement on transformera la puissance
d'une source à haute tension en basse tension et intensité élevée, en
738 LES ACCLMULATEURS ÉLECTRIQUES
chargeant les batteries en tension et en les déchargeant en parallèle.
A ce point de vae, les batteries trouvent leur emploi dans certains
systèmes de distribution à courant continu, dans les laboratoires
scientifiques et industriels (étalonnement des ampèremètres, volt-
mètres, mesures des résistances d'isolement), etc.
Mais les accumulateurs, transformateurs dilTérés, permettent en
outre de faire varier à volonté le troisième facteur, le temps, de
Ténergie, \Y = El/, et, par suite, étant donnée une énergie déter-
minée, de Tabsorber (charge) sous une puissance déterminée, pendant
un temps correspondant, et de la restituer (décharge) à une époque
plus ou moins éloignée de la première pendant un temps et sous une
puissance qui peuvent être tout à fait différents des premiers. Cette
propriété rend les batteries indispensables dans les usines électriques
à courant continu, dont la charge est très variable dans le cours d*une
journée,
La propriété que possèdent les accumulateurs de présenter une
tension très peu variable pendant leurs différents états de charge ou
de décharge, en un mot leur caractéristique très peu inclinée sur
rhorizontale, les fait rechercher comme régulateurs dans les instal-
lations à courant continu dont le matériel machines ne donne pas une
tension suffisamment constante. C'est le cas des installations fonc-
tionnant avec moteurs irréguliers (à gaz ou à pétrole) et qui, seuls,
procurent des oscillations de tension inadmissibles pour Téclairage.
C'est le cas également des stations centrales de tramways dans
lesquelles la charge est excessivement variable, autre cause de varia-
tions souvent inacceptables de la tension fournie par les dynamos.
Le plus souvent, les batteries d'accumulateurs sont utilisées pour
plusieurs des propriétés qui viennent d'être signalées.
En se plaçant à un autre point de vue, les batteries peuvent être
classées en batteries à poste fixe et batteries transportables. Aux
premières, on demande surtout des qualités économiques, alors qu'on
exige avant tout des secondes un faible encombrement et un poids
aussi réduit que possible. C'est à ce dernier point de vue que nous
nous placerons' pour la division de notre sujet.
CHAPITRE I
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES
Différents modes d'emploi des batteries à poste fixe. — a) Batteries
d'accumulateurs employées comme système de distribution, — Dans
un premier système (système Monnier), la distribution et Talimenta-
B B
Fio. 481. — Distribution par accumulateurs.
tion se font simultanément. La figure 48j[ indique la disposition em-
ployée : les batteries B des sous-stations sont disposées en tension
sur le circuit primaire alimenté par les dynamos A de Tusine géné-
ratrice. Sur chaque batterie est branché un circuit d'utilisation du
réseau de distribution. Les machines A fonctionnent constamment à
pleine charge et une partie seulement de la journée (conditions très
économiques). Les batteries se chargent pendant la journée, alors que
la consommation est faible. Elles déchargent en parallèle avec les
machines lorsque la consommation s'élève. Ce système s'emploie
non seulement avec les distributions à deux fils, mais encore avec
celles à fils multiples. En pratique, on ne dépasse pas 4 comme
740 LES ACCCMULATEURS ÉLECTRIQUES
nombre de batteries de iiO volts en tension, par suite des inconvé-
nients et des dangers qui résultent de Tadmission de tensions pou-
vant être supérieures à 500 volts sur les circuits d'utilisation.
Dans un deuxième système's.ystèmes Kinget Popp),la distribution
et Talimentation sont séparées, c'est-à-dire que chacune des sous-
stations possède au moins deux.battcries, dont Tune est en charge sur
le circuit primaire pendant que l'autre est branchée sur le circuit de
distribution, qui est par conséquent complètement indépendant du
circuit primaire. Dans ces conditions, il est possible d'alimenter un
nombre très élevé de sous-stations et de réaliser ainsi une distribu-
tion à haute tension (2.000 à 3.000 volts par exemple), permettant une
canalisation économique et un rayon d'action très étendu.
Nous n'insisterons pas sur ces applications, qui sont étudiées en
détail dans les traités spéciaux sur la distribution de Ténergie élec-
trique.
Indiquons cependant ici qu'on emploie également des systèmes
de distribution mixte par accumulateurs et transformateurs.
b) Batteries d'accumulateurs dans les stations centrales. — Quelque
soit le système de distribution adopté, on peut dire qu'il y a presque
toujours avantage à munir une station centrale à courant continu
d'une ou de plusieurs batteries d'accumulateurs.
En effet, les stations centrales, ayant principalement à répondre
aux besoins de l'éclairage, n'utilisent leur matériel à pleine charge
que pendant une fraction très faible de la journée. La figure 482, qui
indique l'allure générale du débit d'une station centrale aux différentes
heures de la journée, montre que le matériel machines doit être prévu
pour pouvoir assurer la puissance qui corre3pond à la pointe supé-
rieure de la courbe, alors que la puissance moyenne d'une journée est
très inférieure à cette valeur. lien résulte, d'une part, des frais d'ins-
tallation de machines très supérieurs à ceux qui correspondraient
seulement à la puissance moyenne. En outre, ce matériel machines
(chaudières, machines à vapeur, machines dynamo-électriques), ne
fonctionnant le plus généralement qu'à faible charge, travaille dans
de mauvaises conditions de rendement.
L'emploi de batteries d'accumulateurs permet de restreindre le
matériel machines à une puissance peu supérieure à la moyenne de
la journée. Ce matériel machines travaille toujours à pleine charge
et, par suite, dans d'excellentes conditions économiques, puisque dans
la journée, lorsque la puissance utilisée sur le réseau est inférieure à
la puissance moyenne de la journée, la batterie charge la différence;
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES
741
au contraire, si la puissance demandée devient supérieure à la puis-
sance moyenne, la batterie fournit l'appoint. La figure 482 montre
que la batterie charge de une heure jusqu'à cinq à six heures du soir,
puis de dix heures ou onze heures du soir à une heure du matin, et
qu'elle décharge pendant la pointe, en parallèle avec les machines,
entre cinq à six heures et dix à onze heures du soir.
ir^j"
1$0
^Oibi ' d*/i aii
qjffi
li^tt
!K- -
t--
M\
11 — S^î
m
F'
^^i
ii
-E2 ,,„
Z^A
^SS "
"%7 ^ '
9^
%^^
<M^ —
^/A
Â%\.
xtY i
i.z^^'i
izM.^
\0
Wi i
_!t^
<W.
\yl
iTSzi
g
2i
igg
ç
«w^^
i%Z
"v
te
izz_^
1
i'Wi^"
{^^
tZ2
L{i
ùZÎ.
E^
se
///^
Zy.tY
IIS^ -
À
b^T
//Zn
tl^^
4
Pll^
>/A
£4f
S
^^^^ ^
A
^SSâl
\
!ii ^2 ^^
V;
z
F J ■
. * , ,■ i , \)
j^^i^rlrr
a.
ï J> hV ■■.' fj f
A vani minyèi Aprêi minuit
Fio. 482. — Variation du débit sur un réseau d'éclairage.
La batterie d'accumulateurs oiïre un deuxième avantage, souvent
très appréciable au point de vue économique. Pendant le faible débit
de la nuit, elle peut en effet assurer seule le service, ce qui permet
d'arrêter complètement la marche du matériel machines et de
réduire les frais de personnel : chauffeurs, mécaniciens, électriciens,
la marche de la batterie ne demandant qu'une surveillance réduite
à la manœuvre du réducteur lorsque la tension tend à baisser. La
iigure 482 montre que la batterie assure seule le petit service entre
une heure du matin et une heure après midi.
En outre, la batterie d'accumulateurs constitue un secours exces-
sivement précieux. Ne possédant pas d'organes en mouvement, c'est
un générateur sur lequel on peut compter instantanément.
Arrive-t-il, par exemple, un accident au matériel machines, la bat-
terie branchée en parallèle permettra d'assurer le service pendant
le changement de machines ou même pendant la réparation de celles-
ci. La grande élasticité des accumulateurs est très précieuse dans
742 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
ce cas, puisqu'il est possible de faire débiter toute la capacité en une
heure et quelquefois moins, ce qui assure une puissance momentanée
considérable.
Les avantages que la présence d'une batterie procure à une station
centrale à courant continu sont tels qu'on a songé à en tirer le même
bénéfice dans les usines à courant alternatif. C'est ainsi qu'on a
quelquefois installé une batterie que l'on charge à l'aide d'une corn-
mutatrice pendant les heures de faible charge de l'usine et que l'on
fait débiter pendant la pleine charge en actionnant cette môme corn-
mutatrice, qui fonctionne alors en parallèle avec les alternateurs.
Dans les théâtres, la présence de batteries de secours est absolu-
ment imposée; elle évite l'extinction totale de la lumière et les dan-
gers qui en résultent. Elle assure d'ailleurs une plus grande fixité
de l'éclairage et donne aussi la possibilité de produire certains effets
de scène, qui demandent une grande puissance pendant un temps
assez court.
c) Batteries cT accumula leurs dans les installations privées. — Indé-
pendamment du cas où on installe spécialement une petite usine
électrique, qui rentre alors dans la catégorie précédente, le problème
se présente fréquemment d'établir une installation électrique dans
une usine possédant déjà une force motrice. Pour des raisons écono-
miques, lorsqu'on dispose d'une force motrice suffisante, on renonce
souvent à acheter un nouveau groupe moteur spécial pour la dy-
namo, et on se contente d'actionner celle*ci directement par la trans-
mission générale de l'usine.
La vitess^ de la transmission étant essentiellement variable par
suite de Tembrayage et du débrayage des machines -outils, la dynamo
fournit une tension trop inconstante pour assurer seule l'éclairage.
D'autre part, la dynamo seule ne permettrait pas l'éclairage des
différents locaux de Tusine après l'arrêt du moteur ; or il est indis-
pensable de pouvoir éclairer les locaux même en dehors des heures
de marche de l'usine.
Pour ces deux raisons, il est indispensable de recourir à l'emploi
d'une batterie d'accumulateurs qui, d'une part, régularise la tension
et, d'autre part, sert de générateur pendant les heures d'arrêt de la
dynamo.
L'adjonction d'une batterie à une installation avec dynamo permet
d'augmenter la puissance de cette installation. Inversement, pour
une puissance d'utilisation déterminée, la présence de la batterie
d'accumulateurs réduit la puissance delà dynamo à installer.
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES 743
Les batteries d'accumulateurs sont indispensables dans les instal-
lations électriques de maisons particulières, de châteaux, etc., où
Ton désire pouvoir utiliser du courant à toute heure de la nuit sans
surveillance spéciale, comme celle nécessitée par le fonctionnement
des machines. On ne s'astreint à cette surveillance que pendant la
charge de la batterie, qui se fait dans Tinstant de la journée que Ton
préfère; quelquefois même, lorsque le débit est faible, on ne charge
pas tous les jours. Outre la sécurité, la batterie apporte dans ce cas
l'avantage très précieux de pouvoir donner une puissance très élevée,
comme celle dont on a besoin les jours de fête ou de réceptiqn.
d) Autres emplois des batteries à poste fixe, — Les batteries d'ac-
cumulateurs sont employées comme générateurs à poste fixe dans de
nombreuses circonstances. Elles remplacent avantageusement à tous
points de vue (simplicité, économie, etc.) les piles dans les installa-
tions des bureaux centraux télégraphiques et téléphoniques.
Dans les laboratoires scientifiques ou industriels, les ateliers de
galvanoplastie, etc., elles sont employées comme source d'énergie
la plus commode et la plus constante.
Calcul d'une batterie à poste fixe. — a) Grandeur des déments. —
La grandeur des éléments se calcule d'après la quantité d'électricité
en ampères-heures que l'on doit demander à la batterie.
Si l'intensité de décharge est constante, il suffit de rechercher, dans
le catalogue des accumulateurs que l'on a choisis, l'élément dont la ca-
pacité à cette intensité correspond au nombre d'ampères-heures exigé.
Ce cas se présente rarement en pratique, et le plus souvent la
batterie est utilisée à des intensités variables pendant la décharge.
Étant donnée l'allure de cette décharge (intensité en fonction du
temps), on intègre la courbe, afin de déterminer le nombre total
d'ampères-heures. On choisit alors le type d'élément qui donne cette
capacité à l'intensité moyenne obtenue en divisant le nombre d'am-
pères-heures par le temps total. Quoique n'étant pas d'une rigueur
absolue, cette méthode est suffisante en pratique, et c'est elle qui
est la plus employée.
Néanmoins il est facile, par des méthodes graphiques, de déter-
miner quelle fraction exacte de la capacité d'une batterie sera uti-
lisée pour une décharge connue, à intensité variable. Nous décrirons
ici deux méthodes qui fournissent la solution de ce problème.
D'après la méthode imaginée par le D' K. Norden\ si le travail de
4. Eleclr. World a. Eng., t. XXVH, p. 396.
T«
IXS ACCrsnrLATETR* ÉLECTUKlCES*
la batterie est donné par la eoarbe de décharge /^. 483 . c
poflie bsvfacedeeefle^i en «ne série de rectangles dont la haalew
est riofensHé moyenne* et la largenr, Tnnîlé de tesqis. Mieue par
exemple*
On obtient nne fois ponr tontes le diagramme d« tjpe d^élêment
considéré en traçant d'on point O fig. 484 la Teitïeale OL de km-
Fio. 443. — CourlM de décharge
d'une batterie.
Fie. 444. —
d'un trpe d el<
goenr correspondante à la capacité de décharge en ane heure. De 1
on tire la droite in parallèle à Taxe des x. Les points % 3, etc.,
sont les points d'intersection de cette droite avec les arcs de cercle
de rayon Oâ, 03, etc., de longaeor correspondante à la capacité de
décharge en 2, 3, etc., heures. On prend ensuite sur chacnn de ces
rayons nne longueur correspondante à une heure de décharge au
régime considéré, soit :
0.10' = — 0.10,
0.6' = - 0.6,
o
0.3' =: - 0.3, elc.
et on obtient la courbe 1 !â' 3' 6' 10'.
La figure 483 indique que la capacité totale débitée doit être ap-
proximativement 2.200 ampères-heures en six heures de décharge.
Pour celle-ci, on trouve dans le catalogue, par exemple, 1.950 am-
pères-heures pour la décharge en trois heures. Si la longueur du
rayon 03 est égale à 30 centimètres, 1 centimètre correspond à :
1950
30
= 65 ampères-heures.
Comme Tintensité moyenne est, pendant la première heure, 1 =
286 ampères, du point O on tracera Tare OA de rayon OA = -^g =
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES 745
4*",4, qui coupera la courbe i 3' 0 en A [fig. 485). Sur ce rayon
on devrait porter ensuite le nombre d'ampères-heures débités avec
cette intensité. Dans le cas particulier étudié ici, c'est OA qui re-
présente cette valeur, car on a pris Theure comme largeur des rec-p
tangles élémentaires de la figure 483 ; dans le cas de décharge d'une
OA
demi-heure à Tintensité précédente, il faudrait prendre — •
Si on tire du point A une horizontale, celle-ci coupe sur chaque
rayon la capacité déchargée à l'intensité
correspondante. L'intensité suivante
coupe la courbe en B ; par ce point on
mène un nouveau rayon, et la valeur de
la capacité débitée à ce régime d'après
la figure 483 portée sur cette droite donne
le point B. Du point A' on porte une
longueur A'C = OB, et la nouvelle capa-
cité est ainsi ajoutée géométriquement à ^^^' ^^^:,"" ^^^y^} graphique
* ^ ^ il une batterie.
la précédente.
En opérant ainsi successivement, on obtient, comme dernier point,
le point N sur la droite 03. Si ce point coïncide avec 3, cela indique
que la batterie choisie est absolument juste. Si N est au-dessous de
3, la batterie est trop forte ; si, au contraire, il se trouve au-dessus, la
batterie a été choisie trop faible.
Une autre méthode, proposée par C.-A.Rosander etE.-A.Forsberg*,
consiste également à diviser la courbe de décharge que doit donner la
batterie en n périodes de temps /, , ^a, . . ,^/ii pendant lesquelles l'inten-
sité possède les valeurs constantes i, e, ..,i„. Si on appelle c^, c^ ...,C|,
les capacités de la batterie correspondant à ces diiïérentes intensités,
après le temps total T = S/, il aura été utilisé une fraction de la
capacité totale de la batterie égale à :
c
e doit être plus petit que 1 ou au maximum égal ai, si la décharge
est complète. En prenant des périodes t infiniment petites, on a :
y 0
idt.
c
1. EUklrotekn. ZeiUch\, t. XXI; 25 octobre 1901.
746
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
qui peut être intégrée en évaluant en fonction du temps Fintensité et
la capacité.
Le calcul peut être remplacé par la méthode graphique suivante,
qui est plus simple. SoitODH [fig, 486) la courbe connue de décharge
qui représente les variations de t'en fonction de /.
P r * A ÔÇ H *^^
FiG. 486. — Méthode graphique de ciilcul d'uae batterie.
Soit, d'autre part, la courbe LL' représentant les variations de la
capacité totale e de la batterie en fonction de l'intensité de décharge.
Traçons la verticale kh à une distance OA =: 1.
De chacun des points D de la courbe ODH, nous menons Thori-
zontale DL. Du point M d'intersection de OL avec hb nous traçons
rhorizontale ME, qui coupe DQ en E. La surface limitée parla courbe
OEFGH, qui est le lieu des points tels que E, représente la quantité e.
En effet, dans le triangle OLP, on a :
LP ^ OP
AM ~ OA
c'est-à-dire :
i c
AM^r
d'où :
AM =: EQ =
La surface OEFGH représente donc bien :
ty o
dt = i.
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES 747
Les échelles doivent être convenablement choisies; il faut prendre
par exemple OA = i centimètre et représenter par i centimètre
i ampère sur Oi, i ampère-heure sur OP et i heure sur OH.
Si cette uniformité d'échelles n'est pas possible en pratique et
qu'on doive prendre pour 1 centimètre t^ heures, i^ ampères,
Cq ampères-heures, et, pour OA, a centimètres, on aura, en appelant S
la surface trouvée,
a co
La valeur de s ainsi trouvée indique si la batterie est suffisante et
dans quelles limites.
b) Nombre des éléments. — Le nombre d'éléments d'une batterie
se calcule facilement d'après la tension que l'on désire obtenir. S'il
s'agit d'un réseau de distribution à 110 volts, la batterie devra pou-
voir donner 110 à 120 volts selon les pertes en ligne. Avec 120 volts,
comme on sait que la tension d'un élément à la fin de la décharge
est de 1,80 volt en moyenne, il faudra prendre un nombre total
120
d'éléments égal à — = 67 éléments.
i,o
Ce chiffre représente une moyenne ; il peut être un peu plus faible
pour les décharges lentes, ou un peu plus élevé pour les décharges
rapides.
Comme au début de la décharge, ainsi qu'on Ta vu par les courbes,
la différence de potentiel débute à environ 2,10 volts, il faut évi-
120
demment qu'à ce moment il n'y ait en tension que q— = 57 éléments.
Pour maintenir constante la tension de la batterie pendant le cours
de la décharge, il faudra introduire successivement dans le circuit
les 10 éléments, de 57 à 67, qu'on appelle éléments de réduction,
tandis que les 57 premiers éléments forment le corps de batterie.
L'appareil destiné à faire cette manœuvre s'appelle un réducteur; il
sera décrit plus loin.
Ce réducteur sert également pendant la charge à enlever du circuit
les éléments de réduction dès qu'ils ont reçu leur quantité d'électri-
cité suffisante.
Dans certains cas, on doit faire usage de deux réducteurs diffé-
rents, l'un de décharge et l'autre de charge. C'est ce qui se présente
lorsque la batterie, disposée en parallèle avec la dynamo, sert à la fois
de volant et de réservoir d'énergie. La dynamo fonctionne alors à
7W LE> ACCI-MrLATETRS ÉLE»rrRIC»rES
puissance constante: «i l'énergie qu'elle produit est supérieure à la
consommation du circuit d'utilisation, la batterie char^: le réduc-
teur de charge étant sur un plus grand nombre d'éléments que celui
de décharge, les éléments placés entre les deux réducteurs charge-
ront à l'intensité totale de la machine, tandis que les éléments limités
par le réducteur de décharge chargeront la différence entre l' inten-
sité de la dynamo et celle du réseau. La tension des éléments en
charge pouvant atteindre 2.3 volts, le réducteur devra par consé-
quent pouvoir descendre jusqu'au ^-^ = 48^~ élément pour mainte-
nir constante à 120 volts la tension de distribution.
Quand les éléments de réduction sont chargés, on les enlève suc-
cessivement du circuit à Taide du réducteur de charge.
Au liout d*un certain temps, les réducteurs sont sur le même plot.
La batterie étant chargée, si la consommation augmente, les accu-
mulateurs déchargeront, et le réducteur de décharge devra peu à peu
augmenter le nombre des éléments en tension. On doit manœuvrer
alors le réducteur de charge pour que le nombre d'éléments sur le
circuit de charge ne soit jamais inférieur à celui du circuit de
décharge, car, dans ce cas, les éléments compris entre les deux
réducteurs déchargeraient à Tintensité totale du réseau.
Nous donnerons dans un chapitre suivant la description des ré-
ducteurs.
Dans les système s de distribution à trois fil s, on emploie sou vent une
batterie d'accumulateurs branchée sur les Gis extrêmes, et on fait
partir le fil neutre de son milieu ; une seule dynamo suffit alors.
Dans ce cas, les éléments de réduction sont répartis entre les deux
extrémités de la batterie de façon à permettre le réglage de chacun
des ponts ; aussi doit-on disposer deux réducteurs de charge et deux
réducteurs de décharge.
Quoique l'emploi des batteries avec réducteur soit le plus fréquent,
on constitue parfois la batterie d'un nombre fixe d'éléments toujours
en série, et on assure la constance de la tension pendant la décharge
en disposant en tension avec la batterie un survolteur dont on fait
varier l'excitation soit à la main, soit automatiquement (régulateur
Tliury).
On fait usage du même survolteur pour la charge, comme nous le
décrirons plus loin.
cj Considérations pratiques sur le choix des batteries stationnaires.
— Dans une batterie à poste fixe, les qualités d'ordre économique
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES 749
doivent primer toutes les autres. Aussi ne convient-il pas de lésiner
ni sur le poids ni sur Tencombrement ; il faut choisir avant tout des
éléments très robustes et donnant un bon rendement. Le montage de
ces éléments doit être très soigné et établi en vue d'un entretien aussi
économique que possible ; le démontage d'un élément doit pouvoir se
faire rapidement et simplement; les plaques, choisies suffisamment
épaisses, ne doivent pas être montées sur tasseaux, mais suspendues
par leurs queues supérieures ; Técartement des plaques doit être
suffisant pour éviter les dangers de courts-circuits.
Dans les descriptions, nous avons indiqué les constantes des diffé-
rents types d'éléments à poste fixe. D'une façon générale, on peut
prendre en moyenne, comme capacités massiques rapportées au
kilogramme de plaques, les valeurs suivantes :
8 amp. -heures p^r kilogr. de plaques au régime de 10 heures
7,2 — — — — 6 —
6 — — — — 3 —
M — — — — 1 —
Dans un avant-projet, on pourra par conséquent adopter ces
chiffres. Si on veut en déduire le poids total de Télément, on se
rappellera que, dans les éléments à poste fixe, le coefficient d'acces-
soires est d'environ 2, c'est-à-dire qu'il faut sensiblement doubler le
poids de plaques pour avoir celui de l'élément.
Le prix d'achat des batteries peut être rapporté à l'unité de capa-
cité ou à l'unité de poids d'un élément.
Pour les éléments à poste fixe, les valeurs moyennes sont à peu
près celles indiquées dans le tableau suivant. Ces valeurs sont
évidemment variables avec le type adopté et aussi avec l'importance
de la fourniture.
Les chiffres que nous donnons ci-dessous ne sont que les indica-
tions à utiliser dans un avant-projet.
1£.^ AOirKl L-AIIT-It^ ?: ITTLl JTES'
MC CâPACJTÉ. ES rVAJECS PAB AHPftmEH
^3r.*«l€r> 1€ L
iixai>T
!■: SLtz
:€ i^ 1-
Lju?i»0 £s::ijs 1
1 «BM»
:*
i
X
■
\*t
••.'^.»
••.47
0-N>>
i,*n
:îff
•Ml
••.4*
M.ii
0.T5
Wi
".3<
••.W
•>.•:
•>,«
»Mi
M.3I
M.:«
••.♦1
0.3«
i*;*i
•i.îT
OJ»
«^
0.4*
3i^l
M.i:;
••.3*
0.33
0.4^
r^t^i
•i,2î
0.±3
0.30
0.41
I2WI
U.±3
••.23
0.30
0.«l
r>;->
M.22
0.24
0.»
0.40
r,îitf
0.21
UJÎ4
0^
0.3f
Comme, d'autre part, la capacité massique mojenne des élémeols
à poste fixe n'est qae de 8 à 4,4 ampères-hemes par kflogiamme de
plaques, oo peut déduire des chiffres précédents que le prix d'un
élément, rapporté au kilogramme de plaques. Tarie de :
4,8 francs par kilogramme de plaques pour les petits éléments 10
arop.'fa. au régime de 10 h.
à 1,7 franc par kilogramme de plaques pour les gros éléments r>l20
amp.'fa. an régime de 10 b. .
Dans une décharge, on peut compter comme tension moyenne par
élément 1,90 volt (on a vu dans la première partie comment varie
cette valeur avec l'intensité de décharge*. Les chiffres précédents
montrent que le prix d'achat d'une batterie rapporté au kilowatt-
heure peut varier de :
316 francs régime de 10 h. à 573 francs régime de 1 h. pour les
petits l'riéfnents lOamp.-h. en 10 h.)
et de 110 francs régime de 10 h. à 205 francs régime de 1 b. pour les
gros ^îiéments 5120 amp.-h. en 10 h.-.
Si on rapporte à Tunité de puissance, les prix de batteries par
kilowatt varient alors :
de 3157 francs ^régime de 10 h. i à 574 francs (régime de 4 h.- pour
les petits éi^'ments (10 amp. au régime de 10 h.)
et de 1131 francs régime de 10 h. à 206 francs régime de 1 h.) pour
les gros éléments i5120 amp.-h. en 10 h. j.
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES 751
Les prix d*entretien annuel des batteries à poste fixe peuvent
varier de 5 à 15 0/0 .du prix d*achat de la batterie, selon le type
d'élément et les conditions d'exploitation et d'entretien.
Lorsqu'on a déterminé la grandeur des éléments pour assurer un
service donné, il importe de prendre toujours une batterie un peu
plus forte que celle strictement nécessaire. Cela permet de parer à
bien des imprévus. On n'oubliera pas d'ailleurs que, la capacité
baissant peu à peu après un certain temps de fonctionnement (par
suite des causes que nous avons étudiées dans la première partie),
cette précaution est élémentaire, si on ne veut pas être amené à faire
des dépenses excessives d'entretien.
Si on prévoit une extension future du service à demander à la
batterie, on a intérêt à installer dès le début des bacs plus grands
qu'il n'est nécessaire, de sorte qu'il est possible d'augmenter ensuite
le nombre de plaques de la batterie et, par suite, sa puissance, sans
faire l'achat de nouveaux accessoires et sans arrêter le service de la
batterie.
Lorsqu'on a déterminé le nombre, d'éléments strictement néces-
saire pour assurer la tension imposée, on ajoute en général i à
2 éléments de secours qui viennent faciliter le service d'entretien.
On a vu en effet qu'un court-circuit accidentel, par exemple, peut
entraîner l'immobilisation d'un élément pendant une ou plusieurs
décharges successives.
On doit commander aussi quelques accessoires de rechange (bacs,
tubes de verre, isolateurs, pièces de montage, acide (bacs à mélange,
cruches, etc.) et en outre quelques appareils indispensables, tels que
densimètre ou aréomètre, pipette avec poire en caoutchouc pour pré-
lever des échantillons d'acide des éléments, éprouvette à pied per-
mettant la mesure de la densité, voltmètre de 0 à 3 volts pour
mesurer rapidement la tension de chaque élément.
Installation et montage des batteries à poste fixe. — La salle des
accumulateurs doit être choisie aussi sèche et aussi aérée que pos-
sible. Elle doit être à l'abri des poussières. Dans le cas où l'aération
ne serait pas suflisante, on doit faire usage de ventilateurs, afin
d'évacuer au dehors le gaz tonnant qui se forme pendant la
charge et qui, accumulé dans la salle, pourrait occasionner des
•explosions sous l'infiuence de la moindre étincelle.
La température de cette salle doit être assez constante ; il faut
éviter en effet qu'en hiver la température des éléments devienne
"752 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
trop basse, car il en résulte, comme nousTavons vu, une diminu-
tîoD de la capacité. En été, sous Tinfluence d'une température trop
élevée, Tévaporation du liquide devient très rapide; d'autre part,
sous rinfluence des rayons du soleil provoquant des inégalités de
température, il peut se produire des ruptures de bacs lorsque ceux-
ci sont en verre. Ajoutons ici que, dans certains cas (batteries-tam-
pon), on peut avoir intérêt à maintenir la température de la bat-
terie un peu élevée. Nous avons vu que Taction régulatrice de la
batterie est plus efficace dans ces conditions.
Une batterie d'accumulateurs ne doit jamais être installée dans
une salle de machines, et on doit éviter de placer des instruments
quelconques dans le local de cette batterie. On sait en effet que,
pendant la charge, des vésicules d'eau acidulée sont entraînées par
les gaz et vont attaquer les parties métalliques, même situées à une
assez grande distance. Néanmoins, si la salle des machines ne doit
pas communiquer directement avec celle des accumulateurs, elle
doit être suffisamment rapprochée pour éviter de trop grandes dé-
penses des câbles reliant la batterie au tableau.
Dans la salle même des accumulateurs, les murs, le plafond, les
charpentes, s'il y en a, doivent être recouverts de plusieurs couches
de peinture ou de vernis inattaquables à l'acide.
Des précautions spéciales doivent être prises pour le sol, qui est
appelé à recevoir fréquemment l'eau acidulée et quelquefois même
Tacide concentré. On peut recouvrir le sol de briques, mais il faut
éviter les joints en ciment qui s'attaquent ; quelquefois on fait des
joints au bitume. Le mieux est de bitumer entièrement le sol. Celui-ci
doit d'ailleurs être disposé avec des pentes légères et des rigoles, de
façon à permettre l'écoulement rapide des eaux. Il est également indis-
pensable d'installer dans le local un certain nombre de prises d'ean
pour les lavages et les différentes opérations d'entre tien des éléments.
Lorsque le local est prêt, on ne dispose pas les éléments directe-
ment sur le sol, car l'isolement serait insuffisant.
On commence par installer les plates-formes en bois que l'on isole
du sol. Ces plates-formes doivent être construites avec assemblage
par tenons et mortaises afin d'éviter les clous. On les recouvre d'une
couche de goudron, coaltar, ou d'un vernis inattaquable aux acides.
Les bacs sont ensuite posés sur ces plates-formes par l'intermédiaire
de quatre isolateurs. On obtient ainsi double isolement entre les élé-
mentsetlaterre. Lorsque la tension doit être assez élevée, 500 volts par
exemple, on assure un triple isolement en disposant deux plates-formes
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATION NAIRES 753
Tune sur Tautre et réunies par une troisième série d'isolateurs. On
garantit d'ailleurs dans ces conditions un isolement d'autant meil-
leur entre les éléments que les plates-formes (et surtout celles qui
supportent directement les éléments) sont plus sectionnées.
Les isolateurs peuvent être en verre ou en porcelaine, en i^ne ou
deux parties. Sans insister ici sur les dilTérentes formes d'isolateurs,
disons qu'un modèle très recommandé est l'isolateur double à cham-
pignon représenté par les figures 487 et 488. Cet isolateur est formé de
deux parties dont la partie inférieure est disposée en godet circulaire
pouvant recevoir une couche d*huile lourde. La partie supérieure
repose sur ce godet et le recouvre entièrement.
Fio. 487. — Isolateur. Fio. 488. — Isolateur (coupe).
Même en supposant qu'une couche d'humidité puisse tapisser
toutes les parois des deux parties de l'isolateur, on voit que la
couche d'huile forme solution de continuité et maintient par consé-
quent l'isolement.
Toutes les fois que cela est possible, le mieux est de disposer
tous les éléments de la batterie en un seul étage. Dans ce cas, on
place les différentes rangées
de plates-formes, de façon à | [ | | | | [ [ | | [ |
ménager entre les premières j ^
rangées et les murs un inter- ^-
valle suffisant pour éviter le ^-' j =|= = ==^=^
contact entri> les nonriAxtons ' I ' ' ' ' I ' ' ' * '
contact entre les connexions
des éléments et ces murs. Les ^'/wt/»
ranîrées intermédiaires peu- ^. .,. Fig. 489. , ,. „.
® *^ Disposition en pian d une batterie.
vent être disposées par deux,
avec un écartement juste suffisant pour éviter les courts-circuits
accidentels entre les éléments, et, entre chaque groupe de deux ran-
gées, on ménage un chemin de largeur suffisante pour permettre les
différentes manipulations d'installation et d'entretien. La figure 489
indique la disposition adoptée en plan.
Lorsqu'il s'agit de batterie à teusionélevée (500 volts par exemple),
on prend souvent la précaution d'isoler par rapport au sol les che-
48
IX* JLCC'M^z.MmrtL^ ÊLEcnuQcis»
miiis 4e passaire eo les coostHoait, noUaun^aL à Taîde de pîales-
fcrroie» en boU nMofées sur isolatears.
1^ dI«posîliaa précédente n'e^t pa.5 toajoors possible dans Jes cas
oà an ne po^sêie pas une sniface saflisante. Il faat alors placer les
éléments sur plusieurs étages. Oa coostmit sonrenl à œt eflel des
étagères eo fer, Celoî-et doit être alors protégé par plosienrscoaches
de Ternis inattaquable à I acide, et les éléments doivent être placés
de façon qa*an intenralle safBsant existe entre les parties métalliques
de la charpente et les éléments. Pour Tisolement par rapport à la
niasse, il Tant appliquer ici avec le plos grand soin les prescriptions
indiquées précédemment. Entre les différents étages de la charpente
il fant, d*aatre part, laisser un inierralle sufBsant pour permettre
Tenlèrement des plaques lors de la risite des éléments.
Dans tous les cas, le montage se fait en rangeant d*abord les bacs
sur les plates-forraes ; on laisse entre les bacs un intervalle déterminé
par le système de connexion adopté. On procède ensuite, pour le
montage des éléments, comme il a été indiqué dans la deuxième par-
tie de ce traité.
Selon les cas, les plaques sont disposées perpendiculairement ou
parallèlement à la longueur des plates-formes. La première disposi-
tion offre Tavantage, lorsqu'on emploie des bacs en verre, de per-
mettre de voir par un simple coup d'œil s'il n'y a pas de courts-cir-
cuits entre les plaques.
Le groupage en tension des éléments de la batterie se fait de dif-
férentes façons.
Lorsque les plaques de même polarité des éléments sont réunies
entre elles par des boulons (le plus généralement en cuivre ou en lai-
ton), comme le représente Télément T. E. M. de la fîgure230,on réu-
nit le positif d'un élémentau négatifde l'élément suivant, àl'aide d^une
connexion en cuivre serrée de chaque côté par des écrous sur cha-
cun des deux boulons. Afin de mieux répartir le courant entre les
différentes plaques, surtout quand celles-ci sont nombreuses, il con-
vient de placer plusieurs connexions régulièrement réparties sur la
longueur des boulons. Si les plaques sont disposées parallèlement à
la rangée de bacs, les connexions sont droites ; dans le cas des
plaques perpendiculaires à cette rangée, les connexions doivent être
deux fois recourbées. On protège souvent ces connexions en cuivre
de l'attaque possible par l'acide en les enduisant de vaseline ou
d*huile minérale, ou en les vernissant.
Dans le cas où les plaques de même polarité sont réunies entre
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATÏONNAIRES 755
elles par soudure à une barrette, on peut recourber cette barrette
à une de ses extrémités, ainsi qu'il est représenté en figures 420
et 326, les plaques étant alors disposées perpendiculairement au
sens de groupement. On réunit face à face les deux parties verti-
cales des barrettes de deux éléments voisins, et on opère te serrage
au moyen d'un boulon passant dans des ouvertures perforées à cet
effet. La figure 428 montre également cette disposition.
Une autre disposition, fréquemment adoptée lorsque les plaques
sont disposées parallèlement au sens du groupement, consiste a for-
mer du même coup la réunion des plaques de même polarité d'un
élément, celle des plaques de polarité contraire de l'élément voisin et
la connexion entre ces deux pôles. La figure 247 indique cette dis-
position : les plaques étant convenablement placées, on dispose à
cheval sur les queues de prise de courant des plaques à relier une
barrette en plomb de section trapézoïdale. On soude ensuite de
chaque côté les plaques à la barrette de façon à remplir de plomb
rintervalle existant entre chaque queue et la barrette. La soudure
peut se faire, comme nous Tavons vu pour le montage deséléments,
soit au chalumeau à gaz, soit au chalumeau électrique, soit encore
en coulant du plomb bien chaud dans l'espace à remplir, espace que
Ton peut limitera Taide de formes en tôle. La figure 247 se rapporte
aux éléments moyens. Pour les gros éléments, ainsi qu'il est repré-
senté en figures 421 et 422, on adopte la même disposition, mais on
prend comme profil de la
barrette un trapèze évidé a
la partie inférieure afin de
diminuer le poids.
La suppression des con-
nexions d'élément à élément
a pu être réalisée par l'em-
ploi des électrodes jumelles.
On appelle ainsi des Fio. 490. — Électrodes jumelles,
plaques constituées, comme
le montre la figure 490, de deux plaques, Tune positive, l'autre néga-
tive, réunies par une bande de plomb. Dans le montage, ces plaques
sont placées à cheval sur deux récipients successifs, de telle sorte
que l'une d'elles est positive dans un élément, et l'autre, négative
dans l'élément voisin.
Le simple montage des plaques réalise donc en même temps la
mise en tension des éléments. Il suffit de relier par une connexion
756 LES ACCCMUI-ATEURS ÉLECTRIQUES
toutes les plaques simples, positives à une extrémité de la batterie
et négatives à l'autre. Avec ce montage, chaque élément renferme
un nombre pair de plaques, puisqu'il y a autant de positives que de
négatives.
Malgré ses avantages, facilités de montage et de démontage,
absence de soudures et de connexions, indépendance des électrodes,
ce procédé n'est que très peu employé, pour les raisons suivantes :
les grandes plaques jumellées sont trop lourdes; de plus, comme la
positive s*use avant la négative, il faut, dans le cours de Tentretien,
déjumeller les plaques et faire une nouvelle soudure après rempla-
cement de la positive. Enfin, la batterie pouvant être considérée
avec ce montage comme la réunion en quantité des différentes séries
de plaques, si un court-circuit se produit accidentellement dans un
élément, toute la série correspondante des plaques de la batterie en
sera influencée, et les plaques d'un même élément, travaillant dans
des conditions dissemblables, tendront à se déformer.
Pour éviter ces inconvénients, on doit réunir soit par un boulon,
soit par une barrette soudée, les plaques de même polarité de chaque
élément. On perd alors tout le bénéfice que Ton pouvait tirer des
plaques jumelles.
Un autre montage ne nécessite la présence d'aucune connexion
d'élément à élément : c'est celui des plaques bipolaires qui, comme
nous l'avons montré dans la deuxième partie, forment à la fois élec-
trode positive d'un côté, électrode négative de l'autre, connexion par
l'âme et bac.
Parmi différents autres systèmes de connexion d'élément à élément,
signalons celui représenté en figure 164 et employé dans les premières
batteries Dujardin. Il consistait en une pièce recourbée, en plomb,
fixée à un des pôles d'un élément (pôle positif) et qui plongeait dans
un godet rempli de mercure en communication avec les plaques
négatives de l'éléme nt suivant. Ce procédé est à peu près abandonné
actuellement, car il procure de mauvais contacts, pour les intensités
un peu fortes principalement.
Ricks a proposé (Voir fig, 190) de constituer la connexion à l'aide
d'une bande flexible recourbée en forme d'U et qui s'applique à la
fois sur les deux électrodes des éléments voisins à réunir en tension.
Dans le but d'éviter l'atlaque des boulons métalliques servant à
former les connexions, on a souvent proposé de les recouvrir de
plomb. Voici, entre autres, le mode de connexion Rooper'.
1. Brevet anglais 13816, demandé le l"aoùt 1900, accepté le 22 septembre 1900.
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES
757
Les queues A des plaques B sont courbées en arc de cercle (/?^. 491).
Dans Tencoche C, on place une barre d^assemblage D cylindrique et
constituée par du cuivre ou du laiton recouvert d'un tuyau en plomb F.
Comme l'indique la figure 492, la barre D est filetée à ses deux
extrémités pour recevoir les écrous en laiton H qui sont munis d'une
Fio. 491, 492, 493. — Connexion Rooper.
capsule en plomb K [fig, 493), portant des ailettes J, qui permettent
de faire tourner Técrou et sa capsule.
Les plaques sont assemblées comme le montre la figure 492. Des
rondelles G, placées sur la barre, maintiennent Técartement des
plaques et en assurent le serrage.
^ Â>4rte~fe
FiG. 494 et 493. — Connexion Edwards.
On évite ainsi l'altération de la barre en cuivre.
Dans le même but, la réunion de deux barrettes d'éléments voisins
à grouper en tension peut se faire d'après l'assemblage Edwards
indiqué dans le brevet français 301958 du 29 janvier 1901.
Cet assemblage est repri3senté nettement par les figures 49 4 et 495,
cette dernière étant une coupe.
758 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
b et /*sont des écrous en plomb antîmonieux ; a, une vis en fer,
cuivre, laiton, ou autre métal. Cette vis porte un méplat qui
permet d'effectuer d'abord le serrage dans Técrou h. On vient ensuite
placer la rondelle en plomb hy puis les bandes k à réunir. 11 ne reste
plus qu'à adapter la rondelle t semblable à A et à serrer Técrou /
jusqu'à ce que les rebords aigus g aient pénétré dans les rondelles
de plomb. On obtient ainsi un joint hermétique et on évite toute
attaque par l'acide.
Prescriptions générales de mise en service des batteries. —
Après le montage des batteries, certaines précautions sont à prendre
pour la mise en route.
Quelques constructeurs livrent les plaques non formées ou insuf-
fisamment formées. La formation ou le complément de formation
doivent alors être effectuées d'après les indications du constructeur.
Les plaques sont plus facilement transportables dans ces conditions,
puisqu'elles peuvent être envoyées sèches et xie craignent pas l'oxy-
dation à Tair; mais le client doit faire ui\e dépense de courant assez
considérable et attendre souvent un temps assez long avant de pou-
voir utiliser sa batterie.
Quand les plaques sont livrées formées par le constructeur, elles
sont transportées soit à l'état déchargées, et alors positives et néga-
tives peuvent être expédiées sèches, soit à l'état chargées, et, dans ce
cas, si les positives peuvent être transportées sèches, en revanche,
pour soustraire les négatives à l'oxydation de l'air, il faut les embal-
ler dans des bacs remplis d'eau ou encore les disposer dans des
caisses avec de la fibre ou autre substance humide.
Dans le premier cas, le remplissage des éléments peut n'être effec-
tué qu'après le montage de la batterie entière; mais il convient de
mettre en charge immédiatement après le remplissage ou même
pendant celui-ci. Dans le second cas, il convient, pour éviter réchauffe-
ment des négatives, de remplir chaque élément au fur et à mesure
de son montage ou encore de monter d'abord toutes les positives,
p uis de remplir tous les éléments et enfin de placer les négatives.
Bien entendu, les négatives déballées à l'arrivée doivent être con-
servées dans un bac rempli d'eau.
C'est dans ce dernier cas que la dépense initiale de courant pour
la mise en route est la plus faible. Néanmoins, comme les négatives
subissent un commencement d'oxydation pendant les différentes
opérations, il faut charger au moins deux fois la capacité au régime
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONXAIRES 759
de charge normal où mieux à un régime ihoitié. Celle charge iniliale,
que Ton appelle le bain d'hydrogène, doil élre effecluée dans Tacidé
faible. Après celle opéralîon, Tacide est réglé à la densité indiquée
par le conslructeur, el la ballerie peul êlre mise en décharge après
charge d*une à deux fois la capacilé au régime normal.
Ce sonl là évidemment des prescriptions générales. Des indica-
tions spéciales peuvent êlre données par les constructeurs dans cer-
tains cas particuliers.
Prescriptions générales d'exploitation des batteries. — Pendant
Texploilation de la ballerie, il importe de suivre exactement les
prescriptions indiquées par les constructeurs pour la charge et la
décharge.
Lorsqu'il s'agit de batteries débitant à de faibles régimes, le
régime normal de charge correspond en moyenne à un temps total
de six à douze heures pour la charge complète. Si les régimes de
décharge sont élevés, la durée de la charge totale pour la même
intensité de courant peut s'abaisser à une valeur moitié.
Si la décharge n'est que partielle, ces temps sont évidemment
réduits en proportion.
Lorsque les nécessités obligent à adopter une intensité supérieure
à rinlensité normale de charge, on n'oubliera pas que la possibilité
de ce fait ne va pas sans une diminution de la durée des plaques.
D'autre part, pour un même temps el une même quantité d'élec-
tricité de charge, on a toujours intérêt, au point de vue de la conser-
vation de la batterie, à adopter une intensité plus élevée que rinlen-
sité normale au début el plus faible à la fin. En pratique, la charge
à potentiel constant n'est pas réalisable lorsqu'une machine spéciale
charge la batterie, car les conditions de fonclionnemenlde celle machine
sont des plus mauvaises au point de vue du rendement, puisque celle
machine ne, travaille alors à pleine puissance qu'au, début de la
charge de la batterie, la puissance pouvant ensuite tomber, vers la
(in de la charge, à une valeur beaucoup plus faible (par exemple
10 fois) qu'au début. On adopte quelquefois la charge à puissance
constante, qui réalise les meilleures conditions de rendement de la
machine et permet en même temps une intensité de charge décrois-
sante pour la batterie (rinlensité varie dans le rapport inverse des
tensions initiale et finale de charge, soit à peu près ^l*
L'intensité de charge étant connue, la quantité d'électricité adonner
760 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
à la batterie se calculera d'après la décharge précédente en adoptant
le rendement indiqué par le constructeur.
Ce rendement en quantité est en général compris entre 0,8 et 0,9,
de sorte qu'il faut multiplier le nombre d'ampères-heures débités
par un facteur variant de 1,11 à 1,25 pour obtenir la quantité d'élec-
tricité à charger. Cependant ce facteur doit être pris un peu plus
grand lorsque la batterie ne débite qu'une petite partie de sa capacité
totale ou encore lorsque cette batterie est soumise à de longues
périodes de repos. Le supplément de charge que l'on 'donne alors a
pour but de compenser les pertes dues aux actions locales.
Comme le rendement d'une batterie peut varier dans le cours
de l'exploitation, il est indispensable de s'assurer que la charge
calculée est suffisante. On a construit dans ce but des appareils
appelés indicateurs de charge. Certains de ces appareils, tel celui
imaginé par G. Roux, sont basés sur la variation de la densité
de l'acide. Nous avons vu antérieurement que cette densité
croît constamment pendant la charge et atteint une valeur
constante à la fin. En combinant un aréomètre sensible avec
un levier muni d'une aiguille indicatrice se déplaçant devant un
cadran gradué, on peut déterminer à tout instant l'état de charge
d'un élément.
Ces appareils ne sont cependant plus guère employés en pratique,
car ils sont sujets à des erreurs dues au défaut d'homogénéité de
l'acide dans les éléments et aussi aux variations que peut subir la
densité de l'acide fin charge pendant le cours de l'exploitation.
L'indicateur le plus exact est encore la mesure de la différence de
potentiel aux bornes. On est certain d'avoir complètement chargé la
batterie lorsque, pour une intensité constante, la tension a atteint
une valeur constante, variant de 2,4 à 2,6 volts par élément, selon
l'intensité, après avoir monté rapidement, d'après l'allure connue des
courbes de charge données dans la première partie de ce traité.
Comme il peut y avoir une petite incertitude dans la détermination
du point indice de la fin de la charge, on peut arrêter les charges
ordinaires aussitôt atteinte la valeur maxima (donnée par les cons-
tructeurs ou déterminée par expérience) correspondant à l'intensité
de charge ; puis on fait périodiquement (toutes les semaines par
exemple) une charge que l'on continue deux ou trois heures après
obtention de la tension maxima.
Cette petite surcharge, sans influence appréciable sur le rende-
ment moyen puisqu'elle se répartit sur un certain nombre de charges,
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONN AIRES 761
donne l'assurance que la batterie est bien complètement chargée.
En ce qui concerne la décharge, il est indispensable, au point de
vue de la bonne conservation de la batterie, de ne pas la pousser
au-dessous* du crochet que nous avons déterminé dans Tétude des
courbes de décharge faite dans la première partie de cet ouvrage.
Cette valeur minima de la tension est en général de 1,80 volt par
élément. Pour les régimes très lents, on indique quelquefois 1,85
à 1,90 volt. Au contraire, pour les régimes rapides, il est permis
d'aller jusqu'à->l, 75 à 1,70 volt. Dans tous les cas, si la décliarge a
été complète, c'est-à-dire poussée jusqu'à ces valeurs limites, il con-
vient d'effectuer la charge aussitôt que possible afin de ne pas ris-
quer de sulfater les plaques, accident qui se produit également
quand les décharges sont poussées au-dessous du crochet.
Nous avons vu à propos du calcul des batteries que tous les élé-
ments d'une batterie ne travaillent pas pareillement. A ce point de
vue, il faut considérer, d'une part, le corps de batterie dont tous les
éléments sont constamment en tension et, d'autre part, les réductions
dont les éléments débitent moins que les premiers et d'autant moins
qu'ils sont plus éloignés du corps de batterie.
Dans ces conditions, il importe de charger différemment chaque
élément ou chaque groupe d'éléments de réduction et d'appliquer
pour chacun d'eux les prescriptions de charge indiquées précédem-
ment.
Dans les stations centrales où les batteries sont un peu impor-
tantes, on tient un état journalier sur lequel sont relevées plusieurs
fois par heure les valeurs principales : intensité, différence de
potentiel, nombre d'éléments en tension. Après chaque décharge, on
compte le nombre d'ampères-heures débités par le corps de batterie
et par les différentes réductions. On tient alors compte de ces
valeurs pour la charge suivante, dont on suit également l'intensité,
la différence de potentiel. On commence par charger tous les
éléments qui ont débité et on retire du circuit successivement
après leur charge complète les différents éléments de réduction.
Prescriptions générales d'entretien des batteries. — Les dépenses
d'entretien, qui, par ah, peuvent varier entre 5 et 15 0/0 du prix
d'achat de la batterie, dépendent dans de grandes limites des soins
que l'on donne à cette batterie.
Pour réaliser d'une façon méthodique l'entretien, il est indispen-
sable de relever périodiquement (toutes les semaines par exemple)
Zffî li- Ao:rM'ijkTErR> électbiji-es
poar chaque élément de la batterie la différeooe de potentiel fin
charge et fin décharge en notant Tîntensité da coorant correspon-
dante. On notera enraiement de temps en temps les densités de
TélectrolTte.
Dans les intallations de la Compagnie des Chemins de fer du
Nord. M. E. Sa rt taux a (ait installer an commutatear spécial anqael
sont relias tons les «éléments d'une batterie. L'appareil porte également
an Toltmètre et la mesure des tensions individaelles se fait ainsi
très rapidement '. On se contente quelquefois d'établir an Toltmêtre
sar une planchette qu'il suffît de poser sur an élément pour établir
les contacts.
L'opération d'entretien la plus élémentaire consiste à maintenir le
niveau du liquide à sa hauteur normale, soit an minimum à 1 centi-
mètre au-dessus de la partie supérieure des plaques. Sans cette
précaution, on diminuerait la capacité et on sulfaterait les plaques
négatives. Le niveau tend à baisser par suite de Tévaporation et de la
décomposition partielle de l'eau par éleclrolyse. On derra le rétablir
par une addition d'eau pure faite au commencement de la charge.
L*addilion d'eau acidulée ne devra être faite qu exceptionnellement,
quand la quantité initiale d'acide que renfermait Télément aura
diminué soit par les projections, soit par reuTersement accidentel.
Dans ces cas seulement, on pourra être autorisé à ajouter de l'acide
étendu pour rétablir le niveau et la densité à leurs valeurs nor-
males, mais toujours après avoir vérifié que les plaques ne sont pas
sulfatées.
Les indications périodiques ainsi que certaines observations, telles
que le dégagement gazeux plus ou moins abondant, réchauffement,
etc., permettront de découvrir les éléments anormaux de la batterie
et de leur donner des soins immédiats.
Les principaux accidents qui peuvent survenir sont les suivants :
a) Courts-circuits 2. — Lorsque la différence de potentiel d'un élé-
ment n'atteint pas la valeur normale à la fin de la charge et est
également inférieure à celle des autres éléments à la fin de la
décharge, c'est un indice de la présence des courts-circuits intérieurs.
Ceux-ci peuvent provenir de la chute de la matière active retenue
1. Conférence de F. Planzol à V Association amicale des Ingénieurs ÊUctri-
ciens, t. III, p. îh
2. E. Srhulz a proposé récemment de découvrir les courts-circuits dans un
accuimilateur en promenant le long de la barrette une aiguille aimantée sen-
sible, le déplacement de cette aiguille indiquant les perturbations sur\'enues dans
le cours des lignes de force, et, par suite, l'endroit des courts-circuits.
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES 763
entre les plaques et touchant à la fois une positive et une négative.
Il suffira dans ce cas de passer une baguette ou une lame isolante
entre les plaques pour faire tomber cet amas de matière.
Le court-circuit peut provenir également du contact accidentel
d'une positive et d'une négative. Ce fait est souvent causé par la
déformation d'une positive. Celle-ci devra, dans ce cas, être sortie,
puis redressée.
Lorsqu'on a fait disparaître le court-circuit, il suffit en général,
pour ramener l'élément à l'état normal, de l'enlever du circuit pen-
dant une décharge afin de lui donner une charge supplémentaire.
Cependant, si les soins n'étaient pas suffisamment immédiats, l'élé-
ment ayant fonctionné un certain temps avec un court-circuit inté-
rieur, d'autres inconvénients, comme la sulfatation des plaques,
pourraient en résulter, nécessitant alors des opérations plus
longues pour la remise en service.
b) Sulfatation des plaques, — La sulfatation des plaques peut se
produire à la suite des courts-circuits intérieurs; elle se produit
aussi lorsque les prescriptions de charge et de décharge n*ont pas
été régulièrement suivies, ou encore lorsque l'élément a été rempli
d'acide trop concentré ou trop impur.
La sulfatation se révèle par différents caractères : La matière
active devient plus dure ; la négative ne se laisse plus traverser par
l'épingle, la positive n'est plus onctueuse. La couleur de la positive
passe du brun foncé au brun clair ; la négative devient blanchâtre.
La résistance intérieure d'un élément sulfaté étant supérieure à celle
des éléments normaux, la différence de potentiel de cet élément est
plus élevée en charge et plus basse en décharge que normalement.
Enfin la sulfatation amène toujours une diminution de la concentra-
tion de l'acide. Lorsqu'on a constaté cette dernière, il faut bien éviter
de ramener l'acide à sa densité normale, ce qui aggraverait encore
la sulfatation. Pour combattre celle-ci, il faut remplacer l'acide par de
l'eau et charger lentement l'élément. En pratique, on peut se con-
tenter de laisser l'élément en circuit pendant la charge et de le
couper pendant la décharge de la batterie. La désulfatation se pro-
duit et Teau ne tarde pas à s'enrichir d'acide. Si, les plaques étant
très sulfatées, la densité remonte à plus de 10 à 15° B., il est
avantageux de remplacer une deuxième fois le liquide par de l'acide
très faible (2 à 3° B.). On reconnaît que les plaques sont désulfatées
quand leur aspect et leur couleur sont devenus normaux et quand
la densité du liquide n'augmente plus. A ce moment, on remonte
764 LE!S ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Tacide à sa concentration normale et on remet Télément en service
après charge d'une on deux fois sa capacité.
On a quelquefois préconisé pour la désnlfatation des négatives la
charge dans un électrolyte renfermant une dissolution de sulfate de
soude.
c) Traoaux périodiques iC entretien. — Nous n'avons envisagé dans
les deux hypothèses précédentes que les opérations d'entretien
nécessitées par des accidents. Indépendamment de celles-ci, assez
rares dans une exploitation soignée, il est des travaux d'entretien
prévus et qu'il faut faire subir périodiquement à tous les éléments.
C'est ainsi qu'on doit visiter et laver chaque élément. Après le dé-
montage, on enlève le dépôt de matière active provenant des positives
et dont un amas trop considérable viendrait toucher l'extrémité
inférieure des plaques. Les négatives sont brossées sous un courant
d'eau et débarrassées ainsi des petits amas de matière qui ont pu
adhérer à leur surface et se réduire en plomb spongieux; le brossage
enlève également les impuretés qui, comme nous l'avons vu dans
la première partie, peuvent s'électrolyser sur les négatives. S'il y a
lieu, les positives sont redressées ; puis on efiectue le remontage en
prenant les mêmes précautions que celles indiquées par la mise en
service. 11 est bon de s'assurer que l'acide de l'élément est sufQsam-
ment pur pour être utilisé à nouveau ; dans le cas contraire, il con-
vient de le remplacer.
Selon les cas, ces opérations sont effectuées sur toute la batterie à
la fois, si le service de celle-ci peut être interrompu un temps
suffisant, soit encore élément par élément si la batterie doit
rester en service. Leur fréquence dépend du type de batterie et des
conditions d'exploitation ; en moyenne on peut compter faire une
visite par année pour une batterie déchargeant journellement presque
toute sa capacité.
11 arrive parfois qu'on est dans la nécessité d'enlever un élément
du circuit pendant que le courant passe dans la batterie. La
manœuvre se fait très facilement à l'aide d'un petit commutateur
simple. Lorsque les connexions d'élément à élément sont boulonnées,
les ouvriers un peu exercés font celte manœuvre à l'aide d'un
simple càble. Une extrémité de ce câble est fixée au boulon d'un
des éléments voisins de l'élément à couper; la connexion avec l'autre
élément voisin est desserrée et l'extrémité libre du càble est intro-
duite dans le boulon en même temps que la connexion est retirée; il
ne reste plus qu'à serrer avec la clef. On retire ensuite la connexion
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONNAIRES 765
restante, qui isole complètement Télément. Afin de ne pas provo-
quer d'interruption du courant de la batterie, ou pose Textrémité du
câble un instant avant d'enlever la connexion ; on évite ainsi toute
interruption, et Télément à enlever est mis en court-circuit pendant
ce faible instant.
d) Remplacement des plaques. — Au bout d'un certain temps de ser-
vice, il peut arriver que les éléments n'aient plus une capacité suffi-
sante. Après avoir constaté que les éléments n'ont pas de courts-cir-
cuits, on recherche à l'aide de l'électrode supplémentaire, ainsi que
nous l'avons vu dans la première partie, quelle électrode limit^la capa-
cité. S'il est reconnu que la baisse de capacité provient du fait que les
quadrillages positifs se sont vidés de leur matière, on peut procéder
au réempàtage des plaques dans les mêmes conditions que l'empà-
tage décrit dans la deuxième partie.Après un certain nombre de réem-
pàtages pour les plaques à oxyde rapporté ou après un certain temps
pour les plaques genre Planté ou pour les plaques mixtes, les supports
ou quadrillages se (tassent, s'usent; on remplace alors les plaques et
on vend les vieilles comme vieux plomb. Lorsque la batterie est en
service depuis plusieurs années, il y a souvent à tenir compte de la
baisse de capacité des négatives, par suite, comme on sait, de la
contraction de la matière.
On rend quelquefois à la plaque une capacité suffisante en la régé-
nérant comme il a été indiqué dans la première partie (la plaque est
peroxydée, puis réduite à nouveau). Dans d'autres cas, on réempàte
les plaques négatives. On utilise aussi, dans certains cas, les néga-
tives comme positives après peroxydation.
e) Entretien des accessoires. — Dans les batteries à poste fixe,
les accessoires sont suffisamment robustes, et il n'y a pour ainsi dire
aucun entretien de ce côté.
Accidentellement, il peut se produire une fuite à un bac. Si le rem-
placement du bac ne peut être fait immédiatement, on peut boucher
provisoirement la fuite en appliquant à chaud de la gutta-percha, soit
avec les doigts, soit avec un fer.
En prévision de cet accident, il est bon d'avoir toujours quelques
bacs et accessoires (tubes, etc.) de réserve. Dans le cas des bacs en
plomb ou en bois plombé intérieurement, la réparation d'une fuite
se fait aisément à la soudure autogène.
f) Précautions à prendre lorsque les batteries doivent rester long-
temps inutilisées. — Le cas se présente quelquefois de batteries ne
devant être utilisées qu'une partie de l'année. Le meilleur procédé
7ri6 LES ACCl-MCLATEmS ÉLBCTIUQCES
poar la conserration des plaqacs consiste à démoiiter la batterie après
une charge complète et à conserver les négatiTes dans des bacs rem-
plis dean et les positives à Tétat sec, à Tair. On peut s'arranger poar
faire coïncider ce démontage avec une visite périodique de la bat-
terie.
Cependant on préfère souvent, poar ne pas être astreint k eOec-
taer spécialement an démontage et an remontage, laisser la batte-
rie montée el remplacer simplement son acide par de Tacide très
faible 3"* B. environ . Avant da laisser au repos la batterie, on doit
la charger complètement dans cet acide faible. Si Tinatilisation doit
darer plusieur5 mois, il faut donner de temps en temps (par exemple
une fois tous les deux mois une charge complète à régime lent
(moitié du régime normal, ou au maximum le régime normal). Pour
remettre en service, il suffit ensuite de donner une nouvelle charge
à régime lent, puis de remplacer le liquide par Télectrolyte normal
et de charger une à deux fois la capacité.
Dans des cas spéciaux, la batterie, tout en restant inutilisée, doit
être capable d'assurer un petit service à un moment quelconque. La
batterie doit donc rester montée, et son électrolyte ne peut être
remplacé par de Tacide à 3"" B., qui ne permettrait pas le débit. On se
contente alors de baisser le plus possible la concentration de Tacide
selon la capacité que Ton est appelé à demander à la batterie (15* B.,
par exemple). Dans ces conditions, indépendamment de la charge
que Ton doit fournir après chaque débit, il convient de charger com-
plètement la batterie à régime lent, au moins une fois par mois (plus
souvent si la batterie avait des actions locales un peu importantes).
Pour la remise en route, on opérerait comme précédemment.
Dans les deux dernières hypothèses, il faut veiller à maintenir le
niveau du liquide dans les bacs.
g) Résistance d isolement des batteries. — Une batterie neuve,
soigneusement montée, présente en général un isolement assez élevé.
Mais la présence de Tacide sulfurique, les renversements acciden-
tels ou simplement les projections dues aux bulles gazeuses ne
tardent pas à faire baisser celui-ci. Dans les installations impor-
tantes, à tension élevée (500 volts par exemple), il est bon de vérifier
de temps en temps l'isolement et de prendre les mesures nécessaires
à son amélioration, si la valeur trouvée est trop faible.
La méthode la plus simple à employer pour mesurer la résis-
tance d'isolement par rapport à la terre est celle connue sous le nom
de méthode du voltmètre. On prend un voltmètre de résistance
BATTERIES A POSTE FIXE OU BATTERIES STATIONiNAIRES 767
connue R et de tension correspondante à celle de la batterie. On
mesure d'abord la tension au3^ bornes de la batterie, et on trouve
par exemple n volts. Reliant ensuite un des pôles du voltmètre à la
terre (prise d'eau par exemple), on mesure la différence de potentiel
entre chacun des pôles de la batterie et la terre, et on trouve les deux
valeurs n' et rC, On démontre facilement que la résistance d'isole-
ment X cherchée a pour valeur :
\n -h n ;
Bien entendu, cette mesure se fait en débranchant complètement
les câbles qui relient la batterie au tableau.
Dans une autre méthode plus précise, on emploie un galvanomètre
avec ses shunts, une boîte de piles et une résistance connue. On
constitue d'abord un circuit à Taide de ces trois appareils et on lit la
déviation a pour un pouvoir multiplicateur m du shunt. On a évidem-
ment, en appelant E la force électromotrice delà botte de piles, Rla
résistance connue et k une constante :
km. = g.
On peut en effet négliger les autres résistances (galvanomètre,
piles) devant R, qui peut être pris égal à 100.000 ohms.
Reliant ensuite un pôle du galvanomètre à un point de la batterie
dont on veut mesurer Tisolement, on réunit Tautre à une extrémité
de la boîte de piles, l'extrémité libre de celle-ci étant en communica-
tion avec la terre. On lit alors une nouvelle déviation a correspon-
dant à un pouvoir multiplicateur m\ On a alors :
km a! = >
en appelant e la différence de potentiel existant entre le point de la
batterie en communication avec la boîte de piles et le point où réside
le défaut d*isolement, et x la résistance d'isolement.
Comme e n'est pas connu, on fait une troisième lecture en mettant
à la terre le pôle du galvanomètre, qui était relié à la batterie, et
à la batterie le pôle de la boîte de piles, qui était relié à la terre. Il
vient évidemment, en appelant m" et a' les nouvelles valeurs :
768 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
De ces deux dernières équations, on déduit :
X
et, en divisant terme à terme parla première équation pour éliminer
k et E, on trouve pour la résistance d'isolement :
j: = 2R-
Pour localiser le défaut, on enlève les connexions de façon à frac-
tionner la batterie et on détermine la résistance d'isolement de
chaque fraction. Quand le défaut est localisé, on examine Télément,
on le démonte au besoin. On s'aperçoit ainsi parfois que le bac fuit
légèrement ; on le remplace alors. Si le bac ne fuit pas, on le lave et
on le sèche convenablement à l'extérieur, on lui donne une couche
de goudron, ou de peinture ou vernis inattaquable, et on nettoie ses
isolateurs.
Le nettoyage des isolateurs (isolateurs de chantiers et isolateurs
de bacs) est d'ailleurs une opération que l'on doit faire régulière-
ment. II en est de même pour le nettoyage extérieur des bacs.
CHAPITRE II
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE
Tableaux de distribution et diagrammes d'installation. — L'emploi
d'une batterie d'accumu-
lateurs dans une installa- — 2;-
lion nécessite la présence
d'appareils spéciaux que
nous devons étudier.
D'une manière géné-
rale, le tableau de distri-
bution doit être disposé
de façon à réaliser les
différentes combinaisons
suivantes :
1° Charge de la bat-
terie ;
2® Alimentation du ré-
seau de distribution par
la batterie seule ;
3^ Alimentation du ré-
seau de distribution par
la dynamo seule;
4'* Alimentation du ré-
seau de distribution par
la batterie et la dynamo
fonctionnant en parallèle.
La figure 496* repré-
sente un modèle de ta-
bleau de distribution
ainsi que le schéma d'une installation permettant de réaliser ces
1. Montpellier, les Accumulateurs électriques, p. S6.
49
Fio. 496. — Tableau de distribution.
770 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
combinaisons. Dans cette figure, la batterie est en charge : partant
da pôle positif de la dynamo, le courant arrive à la borne D -f-^ in-
verse le plomb fusible /*, le commutateur C « en position I et arrive
au conjoncteur-disjoncteur D,que nous décrirons plus loin. Le but de
cet appareil est de couper le circuit, lorsque la tension de la
machine de charge devient accidentellement plus faible que celle de
la batterie, et de le rétablir automatiquement quand elle redevient
supérieure à cette dernière. Après D, le courant traverse Tampè-
remètre A, pour se rendre au réducteur R et de là au pôle positif de
la batterie dont le pôle négatif est relié directement au pôle négatif
de la dynamo. Le voltmètre V,, muni d'un interrupteur i^, permet
de mesurer la tension de la dynamo.
Lorsqu'on veut alimenter le réseau par la batterie seule, on enlève
la fiche du disjoncteur, on place le commutateur C| en position 2 et
Cji en position 3. Le courant, partant alors du pôle positif de h
batterie, traverse le réducteur R, Tampèremètre Aj, le commuta-
teur Cj, le plomb fusible f et arrive à la borne C -j-en relation avec
un pôle du réseau ; Tautre pôle du réseau est en communication directe
avec le pôle négatif de la batterie. Le voltmètre V,, muni de son
interrupteur t ,, permet la mesure de la diiïérence de potentiel aux
bornes de la batterie.
Si Talimentation du réseau doit être assurée avec la dynamo seule,
on place les commutateurs C, en position 3, et C^ en position 1. De
la borne D -|-i 1^ courant de la dynamo arrive au commutateur C,,
puis à Tampèremètre Ap d'où il se rend au commutateur C^, le
réducteur R étant placé sur le plot nul; le courant traverse ensuite
le fusible f et se rend par la borne C -j- ^ ^^^ ^^^ pôles du réseau,
Tautre pôle étant en communication directe avec le négatif de la
dynamo.
Enfin, lorsque la dynamo et la batterie doivent débiter en parallèle
sur le réseau, on remet la fiche du disjoncteur, et on place C| dans la
position i et C^ dans la position 3.
Le courant de la dynamo, arrivant au réducteur R, rencontre en ce
point celui venant de la batterie, et le courant total, passant par
l'ampèremètre A^, le commutateur C^, le plomb fusible ^ et la
borne G +, se rend au réseau.
Des dispositions spéciales sont introduites dans les différents cas
particuliers ; mais Userait trop long de les examiner successivement,
et nous nous bornerons ici à la description générale que nous venons
d'examiner.
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE lli
Sur la chargd des batteries.— a) Choix des machines dynamo-eUc-
triques, — Les machines qui conviennent le mieux à la charge des
batteries sont les dynamos à excitation shunt. Àveo les dynamos à
excitation série, en effet, il y a toujours lieu de craindre une inversion
de polarité lorsque la vitesse de la machine, ralentissant acciden-
tellement, la tension de celle-ci devient inférieure à celle de la
batterie. La batterie décharge alors dans la dynamo qui s'inverse
de polarité, et cette inversion de polarité persiste même lorsque
la vitesse revient à sa valeur normale. A ce moment le courant
devient très élevé, puisque la dynamo et la batterie débitent en ten-
sion sur un circuit de résistance très faible, et on risque de brûler la
dynamo et de détériorer les accumulateurs.
Avec les machines à excitation en dérivation, cet accident ne
peut se produire, puisque le courant d'excitation conserve toujours le
même sens, que le courant dans Tinduit prenne le sens du courant de
charge de la batterie ou le sens inverse du courant de décharge
de la batterie dans la dynamo. Dans ces conditions, si on suppose une
diminution de la vitesse de la machine, telle que la tension de celle-ci
devienne momentanément inférieure à celle de la batterie, il y aura
pendant ce temps décharge de la batterie ; mais la charge repren-
dra aussitôt que la vitesse sera redevenue normale. Nous verrons
d'ailleurs, un peu plus loin, qu'il est possible d'éviter la décharge
momentanée des accumulateurs en disposant un disjoncteur dans
le circuit de charge.
Dans certains cas cependant, il est possible d'utiliser les dynamos
à excitation série en disposant aux bornes de cette excitation série
un circuit comprenant un ou deux accumulateurs et une résistance.
Ce circuit dérivé étant réglé pour que les accumulateurs restent à
Tétat neutre pour une intensité normale de charge, on comprend
qu'il n'y aura jamais inversion de polarité ; si la machine ralentis-
sant de vitesse possède momentanément une tension inférieure à la
batterie, il y aura simplem3nt décharge des éléments en dérivation
sur l'excitation série, et le courant dans celle-ci gardera toujours le
môme sens, variant seulement d'intensité, dans de faibles limites
d'ailleurs, grâce à la faible différence de tension des éléments en
charge ou en décharge.
Les inconvénients signalés pour les dynamos à excitation série se
retrouvent dans celles à excitation compound, et ce que nous avons dit
de celles-là s'applique également à celles-ci. Cependant on peut faire
usage de dynamo compound pour la charge des batteries en suppri-
772 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES .
mant l'enroulement série; la machine travaille alors coinme une
dynamo shunt.
Celte modification n'est guère possible que lorsque la machine
compound a son excitation shunt très prédominante. Sans cela, non
seulement on diminue dans de grandes limites la tension et la puis-
sance de la machine, mais encore il est difficile d'éviter les étincelles
au collecteur.
Lorsqu'on fait la charge à potentiel constant, il peut être avanta-
geux d'utiliser une machine compound qui ne demande presque pas
de surveillance, puisque Tintensité décroît alors automatiquement.
Même lorsqu'on fait usage de disjoncteurs automatiques, il faut
prendre certaines précautions, au moment de la mise en route, pour
ne pas risquer d'inverser les pôles de la machine.
La dynamo, passant en effet brusquement de la marche à vide à
la pleine charge, ralentit de vitesse, et sa tension peut alors devenir
inférieure à celle de la batterie.
Pour éviter cet accident, on peut faire débiter la dynamo à pleine
charge sur des résistances et substituer ensuite, à l'aide d'un commu-
tateur à deux directions, la batterie aux résistances.
M. Aliamet a proposé de shunter à Taide d'une fiche l'enroulement
série, puis de régler le rhéostat de l'excitation shunt de façon à obte-
nir de la dynamo une tension supérieure à celle de la batterie. On
ferme alors le circuit, puis on retire la fiche et on règle la résistance
d'excitation shunt, de manière à obtenir la différence de potentiel
nécessaire.
Avec les dynamos shunt, qui sont les plus employées, la mise en
charge d'une batterie se fait très simplement. On s'assure d'abord
des pôles respectifs de la batterie et de la dynamo. Cette opération
peut s'effectuer à l'aide des indicateurs électromagnétiques, basés
sur les déviations de l'aiguille aimantée, soit encore à l'aide des
indicateurs liquides : solutions qui, par électrolyse, donnent des pro-
duits colorés à un pôle. Un tel indicateur peut être constitué simple-
ment par deux fils de plomb plongeant dans l'acide sulfurique. Le
fil relié au pôle positif devient rapidement brun. On peut aussi
prendre un tube de verre fermé à ses extrémités par des bouchons
dans lesquels passent deux fils de platine. On remplit le tube d'une
solution d'un sel alcalin (sulfate de soude ou de potasse par exemple)
additionnée de quelques gouttes d'une solution de phtaléinedu phé-
nol dans Talcool. Dans ces conditions, Télectrolyse formant la base
libre au pôle négatif, il y a coloration rouge violet à ce pôle. Le
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE 773
même liquide sert indéSnîment, la coloration disparaissant pendant
le repos par suite de la recombinaison de la base avec lacide. Enfin
on emploie souvent aussi le papier-pôle, qui est l'indicateur le plus
pratique. Ce papier se prépare aisément en imbibant une feuille de
papier buvard de la solution précédente et en faisant sécher. On
mouille légèrement les feuilles avant de s'en servir et on y applique
les deux conducteurs; la tache rouge indique le pôle négatif.
Le papier au ferrocyanure, impressionné et lavé, peut servir éga-
lement d'indicateur de pôle (A. Soulier). Ce papier, de couleur bleue,
est légèrement mouillé, puis mis en contact avec les deux pôles; au
pôle, négatif, il se produit une tache blanche, la potasse décompo-
sant le ferrocyanure ferrique. On augmente la sensibilité de ce papier
en rimprégnant de sulfate de potasse.
Les pôles ayant été reconnus, on groupe la dynamo et la batterie
de façon à les mettre en opposition. On ne doit fermer le circuit
que lorsque la tension de la dynamo est égale à celle de la batterie.
A ce moment, il ne passe aucun courant; on règle ensuite le cou-
rant de charge à sa valeur normale en augmentant la tension de la
dynamo par réglage de son excitation.
L'intensité normale de charge des batteries pour la charge à
intensité constante est toujours donnée par les constructeurs. Noua
avons indiqué ces valeurs dans les descriptions. D'une façon géné-
rale, on peut prendre comme intensité massique 0,75 ampère par
kilogramme de plaques. Cette valeur permet de déterminer Tin-
tensité que doit donner la dynamo.
Pour calculer la tension de celle-ci, il faut se rappeler que la
différence de potentiel d'un accumulateur à la fin de la charge atteint
en moyenne 2,5 volts (Voir la V^ partie). Dans le cas d'une batterie
devant donner 120 volts, nous avons vu qu'il est nécessaire de prendre
67 éléments. La dynamo devra donc pouvoir donner :
67 . 2,5 == 168 volts.
Si la dynamo doit pouvoir, à un moment donné, alimenter seule
le réseau, on voit que son excitation doit être calculée de façon à
permettre une variation entre i20 et 168 volts.
Comme il est difficile d'obtenir une marche parfaite dans ces
deux cas et d'éviter la production d'étincelles, on a proposé quel-
quefois de faire varier la vitesse de la machine ; mais une marche à
deux vitesses complique les transmissions. Actuellement, on sait
774
LES ACCUMUIJVTEURS ÉLECTRIOUES
construire des dynaiïios fonctionnaat parfaitement dans les deux
conditions : charge de la batterie ou éclairage direct. On prend
une machine capable de donner Tintensité maxima sous la tension
maxima. On évite la production des étincelles en faisant travailler
dans les deux cas les inducteurs au delà du coude de la courbe
d'induction ; celle-ci doit donc monter lentement au delà du coude et
n'être pas horizontale.
h)Survolteur de charge, — Au lieu d'utiliser une machine sous deux
tensions différentes, on peut également faire usage d'une machine
Fio. 497. — Schéma de charge avec survolteur.
marchant toujours à tension constante (l!^0 volts par exemple) et
placer en tension avec celle-ci, dans le cas de la charge de la bat-
terie, une petite dynamo auxiliaire (survolteur), dont on peut faire
- varier la tension de façon à obtenir une tension totale pouvant
atteindre 168 volts.
Cette solution est préférée dans les stations centrales ou encore
dans le cas d'installations déjà existantes que l'on veut compléter
par l'adjonction d'une batterie. La figure 497 représente le schéma
du moulage ordinairement employé. G est la génératrice; B, le sur-
volteur; S^, Sj, S3, S,, des interrupteurs, et S,, le réducteur de la
batterie. Le survolteur est à excitation shunt ; sa tension se règle à
l'aide du rhéostat d'excitation H. Pendant la charge de la batterie,
la génératrice G fonctionnant à 120 volts peut assurer le service
(lampes L) et charger la batterie dans le circuit de laquelle se trouve
l'induit du survolteur, branché de façon à être en tension avec la
génératrice G, c'est-à-dire en opposition avec la batterie.
On actionne en général ce survolteur à l'aide d'un moteur élec-
trique, placé directement sur le réseau de distribution et excité en
dérivation*
Le survolteur doit être construit de manière à supporter l'intensité
INSTALIJ^TIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE 775
maxima de charge de la batterie. Sa tension maxima, dans l'exemple
choisi ici, doit atteindre :
168 — 120 = 48 volts.
Ces deux valeurs permettent de déterminer la puissance maxima
et, par suite, de calculer le groupe survolteur et moteur.
Dans les conditions normales, le survolteur ci-dessus fonctionnera
entre 48 volts (limite maxima) et
67 . 2,1 — 120 = 20 volts
(limite minima), 2,i exprimant, comme on sait, la tension moyenne
d'un élément au début de la charge.
Le schéma de la figure 497 n'indique pas de disjoncteur dans le
circuit de charge; mais il est indispensable d'en introduire un pour
les raisons indiquées précédemment.
Ajoutons ici que, dans certaines installations, on a profité de la
présence d'un survolteur pour supprimer les éléments de réduction.
Pendant la décharge de la batterie, le survolteur est alors disposé en
tension avec celle-ci, et on augmente simplement son excitation
shunt pour compenser la baisse progressive de tension de la batterie
en décharge. Pour une tension de distribution de 120 volts, on aura
alors:
120 . . ...
— = .')/ élémentiB
-*»l
et le survolteur fonctionnera entre 0 et.
120 — r)7.1,8 = 18 volts.
Comme l'intensité de décharge peut être beaucoup plus élevée que
celle de charge, tandis qu'au contraire la tension maxima que doit
donner le survolteur pendant la décharge est beaucoup inférieure à
celle de charge, on fait quelquefois usage de deux survolteurs fonc-
tionnant en tension pendant la charge de la batterie et en dérivation
pendant sa décharge. La suppression des éléments de réduction ne
se fait pas cependant sans certains inconvénients, car la batterie,
rendue solidaire d'une machine à mettre en route, perd sa précieuse
qualité de secours immédiat.
c) Charge des batteries par parties, — Lorsqu'on se trouve en pré-
sence d'une petite installation possédant une génératrice de tension
776 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
juste suFfisante pour alimenter le réseau, Tadjonction d'un survol-
teur n'est pas toujours acceptable à cause des frais supplémentaires
qu'elle entraîne, et aussi de la nécessité d'avoir à surveiller de nou-
veaux organes e;n mouvement.
Une solution souvent employée alors consiste à sectionner la bat-
terie en deux parties travaillant en tension à la décharge et en déri-
vation à la charge. Pendant cette dernière opération, il importe de
disposer un ampèremètre et un rhéostat dans le circuit de chacune
des demi-batteries. La pratique qui consiste à grouper en parallèle
ces deux demi-balteries et à charger l'ensemble à une intensité
égale à deux fois l'intensité normale est à combattre, car il n'y a
jamais identité absolue entre les deux parties de la batterie, et la
répartition du courant se fait inégalement.
Quoi quUl en soit, ce procédé très simple est déplorable au point
de vue du rendement de l'installation. En effet supposons une batte-
rie de 66 éléments destinée à un réseau fonctionnant à i20 volts au
départ. Pendant la charge, le rhéostat, mis en tension avec chaque
demi-batterie, devra absorber en pure perte une puissance égale à
(120 — 33 . 2,35) 1 watts, I étant l'intensité normale de charge de la
batterie et 2,35 volts représentant, comme on sait, la différence de
potentiel moyenne d'un élément pendant la charge. Cette perte de
puissance est donc de 42,5 I watts par demi-batterie, ou de 85 I
watts pour la batterie totale, dont la charge n'exigerait réellement
que ^,35 . 66 1 watts, soit 155 I watts.
La puissance, et par suite l'énergie gaspillée, représente donc
environ les
85 ._
TZZ = 0,.).)
de l'énergie utilisée pour la charge.
Beaucoup plus recommandable est le procédé qui consiste à grou-
per pour la charge 2/3 des éléments de la batterie, les combinaisons
pouvant être effectuées entre chaque tiers. Il n'y a plus alors qu'un
circuit avec une résistance pour le réglage.
L'avantage de cette disposition sur la précédente résulte d'une
perte moindre d'énergie. Dans le cas de 66 éléments, en effet, la
. charge s'effectuera sur
— ^ =z 44 éléments
toujours en tension. La perte en puissance dans la résistance devient
INSTALIATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE '777
(120 — 44.2,35) I, soit 16,6 I watts. Comme la durée totale de la
charge sera, dans ce cas, 1,5 fois celle de chaque tiers de batterie,
le rapport de la perte d'énergie à Ténergie utilisée pour la charge
deviendra :
16,6 . i,r»
66 . 2,35
z=:0,16.
On remarquera, en outre, que la puissance utilisée pour la charge
sera deux fois plus grande dans le premier cas que dans le second.
Fio. 498. — Commutateur A. Lowit.
On construit actuellement des commutateurs permettant d'effec-
tuer simplement les différentes combinaisons pour la charge par
deux tiers à la fois. La figure 498 représente le type Arthur Lowit \
construit par la Société P. Meyer, de Berlin.
Cet appareil est un commutateur à trois branches, qui réalise les
quatre groupements suivants :
Position 1 — les 3 tiers de la batterie sont en tension pour la décharge ;
Position 2 — les 2 tiers II et III sont en tension pour la charge;
Position 3 — les 2 tiers I et III sont en tension pour la charge ;
Position 4 — les 2 tiers I et II sont en tension pour la charge.
1. Zeilschrift f. Eleklrolechn., t. XVllI, p. 503; 14 octohre 1900.
778
LES AOCt'lilULATEURS ELECTRIQUES
La figure 499 montre ladîsposilîoa schématiqoe. Dans cbacan des
cas, le circuit est fermé de la façon saivante :
Position I \- III. a. A, b, -^ Réseau, — Résean, r, C, rf, Z, — I, -^ L
— II. -^ II. e. B, A - 1".
Position 2 — -r Réseau, 6, A, a, -f- Hl, — III, f, B, e, + II, — II, y. A.
C, I, W, — Réseau.
Position 3 Réseau. 6, A, a, -r III-III, f. B, g. -^ U — I, Z, if, *,
C. I, W, — Réseau.
Position i h Réseau, 6, A, e, + II, — II, -f I, — ï, Z, rf, *, C, î, W,
— Réseau.
Chaque tiers de la batterie est ainsi diar^ en deox fois. La
manœuvre se fait très simplement ; si on connaît le temps de charge
Pàsjt/onî Dêcha/ye
. 2 CharaeHuIir
. 3 I lum
, ^ , luJT
•f Réieau
:|i^îJiri.ll.I.^;..L|,;,^!.!,l,|,!,|.|._|.|,|,|,|,l^^
I H m
FiG. 4'Jî>. — Disposition schématique du commutateur A. Lowit.
des éléments, il suffit alors de laisser le commutateur dans chacune
des positions 2, 3 et 4 pendant la moitié de ce temps. Si on prend
comme indice de fin de charge la différence de potentiel, on fait la
manœuvre périodiquement, toutes les demi-heures, par exemple.
Appareils spéciaux nécessités par la présence d'une batterie. —
a) Disjoncteurs automatiques. — Nous avons vu que le circuit de
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A l'OSTE FIXE
i79
charge d'une batterie doit toujours renfermer un disjoncteur auto-
matique dont la mission est de couper le circuit lorsque le courant
de charge devient nul et, par suite, d'éviter une décharge acciden-
telle de la batterie dans la dynamo. Cet accident pourrait arriver en
effet lors de toute diminution accidentelle de la vitesse de la dy-
namo. Dans les ateliers où la dynamo est actionnée par la trans-
mission générale, elle marche à vitesse très irrégulière et, au
moment du démarrage de machines-outils, la vitesse peut n'être
plus suffisante pour donner à la dynamo une force électromotrice
supérieure à celle de la batterie. Une chute ou un simple glis-
sement de courroie, une fausse
manœuvre, etc., pourraient pi^ovo-
quer le même accident.
Les disjoncteurs automatiques
sont de deux sortes: dans les uns,
la fermeture du circuit se fait par
l'intermédiaire du mercure; dans
les autres, les contacts sont assurée
à l'aide de balais métalliques. Les
premiers sont uniquement employés
dans le cas des petites et moyennes
intensités de courant.
La figure 500 représente un modèle simple de disjoncteur à mer-
cure construit par la maison Genteur. H comprend un électro-
aimant dont l'enroulement est traversé parle courant de charge. Un
levier, mobile autour d'un axe, porte à une de ses extrémités une
tige en fer qui peut venir plonger dans un godet de mercure et assu-r
rer ainsi la fermeture du circuit ; à l'autre extrémité, le levier porte
un contrepoids réglable qui, au repos, tend à maintenir ce levier
dans la position de la figure.
Le disjoncteur étant introduit par ses deux bornes dans le circuit
de charge de la batterie, pour fern\er le circuit de charge (lorsque
la machine possède une force électromotrice légèrement supérieure
à celle de la batterie) on abaisse le levier de façon à faire plonger
la tige de fer dans le mercure du godet. Le courant de charge pas-
sant aimante le noyau de la bobine qui attire une armature Vixée
sur le levier et retient ainsi celui-ci dans la position de fermeture.
Lorsque le courant de charge devient trop faible, le levier n'étant
plus retenu bascule sous l'action du contrepoids et le circuit est
interrompu.
Fio. 500.
Disjoncteur siuiple, Genteur.
780
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Ce disjoncteur ne peut èlre employé que pour des iutensités ne
dépassant pas 15 ampères.
Parmi les autres modèles, basés sur le même principe, citons le
disjoncteur Sage etGrillet, qui peut être employé pour des intensités
ne dépassant pas 25 ampères ; un autre modèle existe pour inten^
site de 50 à 100 ampères.
Il peut arriver que, l'arrêt de la dynamo se produisant brusque-
FiG. .ÏOI. — Disjoncteur Leroy.
ment, le disjoncteur n'ait pas le temps d'agir avant l'inversion du
courant de charge. Dans ce cas, les modèles précédents ne sont pas
efficaces, et n'empêchent pas la batterie de se décharger dans la
machine.
Le modèle M. Leroy, représenté en figure 501, évite cet inconvé-
nient. Le courant de charge, arrivant par la borne supérieure, tra-
verse la bobine à gros fil, puis le godet à mercure de droite, le bas-
culeur et enfin le godet à mercure de gauche relié à la borne de
sortie. Le courant de charge passant, le basculeur est maintenu en
position par l'attraction qu'exerce le noyau de la bobine à gros fil
sur deux lames que porte le noyau inférieur ; celui-ci est entouré
d'une bobine à fil fin, alimentée par un des éléments de la batterie.
On établit les communications de telle façon que les armatures
du basculeur soient polarisées en sens inverse du noyau de la
bobine à gros fil, lorsque celle-ci est traversée par le courant de
charge.
Dans ces conditions, l'attraction est maxima quand le courant de
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE
781
charge passe. Si, par suite d'un arrêt de la dynamo, le courant
s'inverse brusquement dans la bobine à gros fil, Taimantation du
noyau prenant le même sens que celle du basculeur, les deux
lames sont repoussées, et il y a déclenchement et rupture du circuit.
Parmi les différents modèles de disjoncteurs automatiques à
balais, citons ceux de Sage et Grillet, Genteur, Leroy, Bardon.
Fio. 502. — Disjoncteur Genleur.
La figure 502 représente un modèle Genteur, Arrivant par la
borne de gauche, le courant traverse les deux bobines d'un électro-
aimant groupées en quantité et constituées par un ruban de cuivre
isolé. Le courant pénètre dans ces bobines par l'intermédiaire des
noyaux de fer doux, fixés sur une lame de cuivre en communication
avec la borne de gauche. L'autre extrémité des bobines est reliée au
levier qui porte une armature en fer doux et occupe à l'état de
repos la position indiquée par la figure, grâce à la tension d'un res-
sort. Pour fermer le circuit, on abaisse le levier qui établit le con-
tact avec une fourche en relation avec la borne de droite. L'attrac-
tion de l'armature maintient le levier dans cette position tant que le
courant de charge conserve une intensité suffisante.
Pour les grandes intensités, il est indispensable de serrer fortement
les balais, afin d'avoir des contacts suffisamment bons. Aussi cons-
truit-on des appareils dans lesquels le déclencliement est indépen-
dant du serrage des balais. C'est le cas du modèle Genteur repré-
senté en figure 503. Le gros poids figuré ici est maintenu suspendu
par un petit levier commandé par un électro-aimant.
7%2
ij> \zc^'yi-z^KTsrr2L^ électbj jci^
De* qoie rîDleri^îtif do c«j'jranl de charge descend à une Taleiir
infér^ure a C'^ÎIe p»oar laqie.ie le disj<>iioteiir a été réglé, le levier
n'est pi i> attiré et le i^VAs tombe bnis>:{uemenL Ce n'est qu'on peu
araot d arrivera l'eitrém'rlé de sa course, alors que le pjids a acqnis
Fio. 5u3. — Disjoncteur Genleur, pour grande intensité.
une force vive suffisante, que se produit le choc sur la fourche
métallique qui reliait les balais. Ainsi la rupture se fait sûrement,
malgré le serrage des balais de contact. Pour éviter les étincelles
aux balais, on dispose, comme il est représenté sur la figure 503, des
pare-étincelles qu'il est facile de remplacer après détérioration.
La figure 504 se rapporte à un disjoncteur delà maison Leroy. La
bobine traversée par le courant possède un noyau muni d'épanouis-
sements polaires, dont la forme épouse celle de la manette en fer
doux de Tinterrupteur. Comme dans le cas précédent, lorsque Tinten-
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE
783
site devient trop faible, la manette qui tombe ne produit le déclen-
chement des balais que lorsqu'elle arrive vers la fin de sa course.
Les différents modèles de disjoncteurs peuvent être construits
unipolaires, comme ceux qui viennent d'être décrits, ou encore
bipolaires, lorsqu'on veut opérer la rupture sur les deux pôles à
la fois.
Ftti. 50 V. — l-hïijMiirLeur Leroy.
\})Conjoncteurs-disjoncteiir s automatiques. — Les disjoncteurs auto-
matiques présentent l'inconvénient de nécessiter une manœuvre
après chaque rupture. Dans les conjoncteurs-disjoncleurs automa-
tiques, non seulement la rupture du circuit se fait automatiquement,
mais encore la fermeture lorsque la force électromotrice de la
dynamo devient supérieure à celle de la batterie.
Le conjoncleur-disjoncteur Hospitalier, représenté en figures 505 et
506, est un des plus anciens modèles. Il se compose d'un aimant NS
entre les pôles duquel peut osciller autour du point 0 une tige de fer
doux verticale U\ Cette tige est entourée de la bobine B, qui porte
deux enroulements, l'un à gros fil et l'autre à fil fin ; le premier est
placé dans le circuit de charge, l'autre est monté en dérivation. La
tige de fer entraîne dans son mouvement un basculeur en cuivre F
qui peut pivoter autour du point c. Trois godets G, G^, Gg, ren-
T%4
Ij:*i ACCUVLI>\TEI'R< Èl.ECTRIC»rES
fermant da mercure, assurent les contacts avec les pointes da bas-
culeur.
l^rs<|Qe la force éleetromotrice de la dynamo est supérieure à celle
de la batterie, le courant est de même sens dans les deux eoroale*
ments, et la tige t( est polarisée de façon à être attirée par le pôle N
de l'aimant ^position de la figure . Le bascnleur F entraîné ferme
le circuit de charge par les godets G et G,.
te- 6 «!
i I
li ^?
■m
--^^mr
i
fV."vV/lp^/AWM
Fio. ÏOj. — Conjoiicteur-disjoncleur
Hospitalier.
FiG. 506. — Schéma du coQjonc-
teur-disjoQcteur Hospitalier.
Si accidentellement la batterie vient à se décharger sur la dynamo,
le courant changeant de direction polarise en sens inverse la tige U'
qui est attirée par le pôle S de Taimant ; le basculeur rompt alors le
circuit de charge. La sonnerie dérivée sur quelques éléments se
trouve placée en circuit par les godets G et G< et avertit de cette
opération.
Si on suppose que la dynamo a repris sa vitesse normale, la
bobine B, traversée par le courant de dérivation, polarise la tige tt^
qui est à nouveau attirée par le pôle N, et le basculeur rétablit la
communication entre G et G2.
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE
785
I^ perte produite par dérivation dans le fil fin de la bobine est très
faible, par suite de la grande résistance de ce petit circuit dérivé.
rr-:/
FiG. 507. — Conjoncteur-disjoncleur Féry.
D'ailleurs on peut éviter cette petite décharge de la batterie,
lorsque la dynamo a une force électromotrice insuffisante, en enle-
vant la fiche placée entre les deux parties p, />' de la borne D.
FiG. 508. — Schéma du conjoncteur-disjoncteur Féry.
Le conjoncteur-disjoncleur Féry, que représentent les figures 507 et
508, comprend une bobine B traversée par le courant de charge et
50
786 LE« AGCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
constituée par quelques spires en lame de cuivre forgée. Une
deuxième bobine A, enroulée de fil fin, peut être placée soit, le plus
généralement, dans le circuit d'excitation de la dynamo, soit encore
aux bornes des câbles amenant le courant de charge à la bat-
terie.
Cette bobine A possède une armature fixe. Les pièces polaires
G, G' de cette armature, coniquesàla partie inrérieure, peuvent péné-
*trer dans les échancrures que porte le noyau mobile de la bobine B.
Lorsque la force électromotrice de la dynamo est suffisamment
élevée, le courant qui traverse la bobine A polarise les pièces G, G'
[fig\ 507) ou C, C [fig. o08). 11 y a alors attraction de Tarmature de
fer M autour de Taxe O. Le mouvement de bascule fait alors plon-
ger la tige i dans le godet de mercure D et le circuit de charge de
la batterie se ferme au travers de la bobine B. Il est à remarquer
qu'à ce moment, la dynamo débitant, sa force électromotrice baisse;
l'attraction de Farmature M, due à la bobine A, doit alors diminuer.
Cependant cette armature reste attirée par suite de la polarisation
en sens convenable due à la bobine B traversée par le courant de
charge.
Supposons maintenant que la force électromotrice de la dynamo
baisse. Les courants traversant les bobines A et B diminuent d'in-
tensité. A un certain moment, lorsque la force électromotrice de la
dynamo devient égale à celle de la batterie, le courant de charge
devient nul et la bobine B ne contribue plus à l'attraction. Maisalors,
l'appareil étant réglé pour que l'attraction due à la bobine A seule
ne devienne suffisante que lorsque la force électromotrice de la
dynamo est supérieure à celle de la batterie, on comprend qu'à ce
moment le déclenchement doit se produire grâce au ressort de rap-
pel R. La rupture du circuit se fait presque sans étincelle, puisque
le courant a une valeur voisine de zéro.
Si le ressort avait été préalablement mal réglé, le fonctionnement
de l'appareil serait encore assuré. Admettons en effet que la tension
du ressort soit insuffisante pour rappeler l'armature lorsque le cou-
rant de charge passe par zéro. La batterie va commencer à se
décharger ; mais, le courant s'inversant alors dans la bobine B,
colle-ci non seulement ne contribue plus à l'attraction, mais encore,
polarisant l'armature en sens contraire du cas précédant, exerce un
eiïort de répulsion qui provoque la rupture du circuit. Même dans
ces mauvaises conditions, le fonctionnement du disjoncteur a encore
lieu ; mais la rupture du circuit donne lieu à une étincelle, puisque
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE 787
rintensité possède une valeur qui n'est pas nulle. C'est là un indice
de mauvais réglage du ressort de Tappareil.
Le conjoncteur-disjoncteur Genteur [fig, 509) se dispose verticale-
ment. La bobine inférieure, perpendiculaire au socle, est enroulée de
Fio. 509. — Conjoncteur-disjoncteur Genteur.
fil fin et placée en dérivation sur le circuit de charge. La bobine à
gros fil, disposée horizontalement, est traversée par le courant de
charge de la batterie.
Le levier qui doit assurer le contact entre les balais est muni à
son extrémité inférieure d'un noyau de fer doux mobile à l'intérieur
de la bobine à fil fin. Il porte également une armature de fer doux
exactement en regard des épanouissements polaires qui terminent le
noyau en fer de la bobine à gros fil. La partie supérieure de ce
levier consiste en une pièce de cuivre qui vient entrer à frottement
entre les balais pour fermer le circuit, la solution de continuité du
circuit existant entre ces balais dans la position du repos.
Lorsque la force électromotrice de la dynamo devient suffisante,
788
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
la bobine à fil fin attire son noyau, et la pièce de cuivre du levier vienl
se placer entre les deux balais. Le courant de charge passe, et la
bobine à gros fil maintient le levier dans cette position, grâce à
l'attraction qu'elle exerce sur Tarmature.
Pendant sa course, le noyau de la bobine à fil fin agit sur un petit
interrupteur placé au-dessous de lui, de sorte que le circuit de cette
bobine est interrompu dès que le circuit de charge est établi, la
bobine à gros fil assurant seule lattraction du levier.
C im|oncf eur-Disjonclear
|^:::^^:-l
% ?^ r'
Battene daccemolatears
-M'N'H-M'i'l'H'l'r-
Fio. 510. — Gonjoncteur-disjoncteur Leroy.
Si on suppose une baisse de force électromotrice de la dynamo, le
courant de charge diminuant, l'attraction due à la bobine à gros fil
devient insuffisante, et le levier bascule, interrompant le circuit. En
même temps le noyau de la bobine à fil fin, revenant à sa position
initiale, rétablit le circuit dérivé de cette bobine et la rend ainsi
prête à agir de nouveau lorsque la force électromotrice de la dynamo
reprend sa valeur normale.
Le conjoncteur-disjoncteur Leroy, représenté en figure 510, est
étudié de façon à pouvoir être utilisé pour toutes les intensités.
L'appareil en lui-même est construit pour une intensité maxima
de 10 ampères ; mais il porte un relais qui entre en action dès que
cette valeur est dépassée.
 rintérieur d'une bobine plate B peut se mouvoir un basculeura^.
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE 789
qui porte un équipage formé de trois aimants, dont un au centre de
la bobine et les deux autres extérieurs; ces aimants sont disposés de
manière à présenter en regard des pôles contraires d'un aimant au
suivant. On obtient ainsi un équipage très sensible et indépendant
de Faction démagnétisante de la bobine.
La bobine B porte un premier enroulement à gros fil, capable de
supporter 10 ampères, et aboutissant, d'une part, au godet à mer-
cure g y d'autre part, à la borne A. Un deuxième enroulement, à fil
fin, est relié au godet à mercure g' et à la borne d. Ce godet g' est
relié à la borne D +.
L'interrupteur automatique comprend un solénoïde B', dont Ten-*
roulement est placé dans le circuit d'excitation de la dynamo.
Un noyau n mobile à l'intérieur de ce solénoïde est fixé à l'extré-
mité d'un basculeur muni d'une fourche qui peut venir établir une
communication entre les godets à mercure h et h! reliés aux
bornes rf, d'.
liC relais possède un solénoïde B" intercalé dans le circuit de
charge sur le pôle négatif. Le noyau w',qui se meut à l'intérieur, est
solidaire du basculeur b\ qui porte une fourche destinée à établir la
communication entre les godets à mercure t, i\
Le fonctionnement de l'appareil se fait de la façon suivante :
Lorsque la force électromotrice de la dynamo devient suffisante, le
noyau n, attiré par la bobine B'de l'interrupteur, établit la fermeture
en hy h' du circuit à fil fin du conjoncteur-disjoncteur. Ce circuit à fil
fin de la bobine B, étant traversé par un courant, fait basculer ab et
établit la connexion entre les godets à mercure g et g', La conjonc-
tion est alors établie, et le courant de charge, partant du positif de
la dynamo, passe dans l'enroulement à gros fil de B et se rend au
positif de la batterie.
Dans le cas où l'intensité de charge est supérieure à 10 ampères,
intensité maxima du conjoncteur-disjoncteur, la 'bobine B" entre
alors en action, et le noyau n' attiré fait établir le contact entre les
godets i et i' ; la bobine à gros fil de la bobine B se trouve alors
sbuntée.
Si on suppose que la force électromotrice de la dynamo baisse au-
dessous de sa valeur normale, l'équipage mobile de la bobine B se
relève, ce qui rompt le circuit de charge, en môme temps que le
circuit à fil fin devient interrompu en hh\ par suite de la diminution
du courant d'excitation de la dynamo.
Ce même appareil peut servir pour toutes les intensités; il suffit
790 LES AGCCMULATEURS ÉLECTRIQUES
de faire varier la bobine B"' du relais pour la mettre en rapport avec
rintensité de charge désirée. Comme autre type, citons encore le
conjoncteur-disjoncteur Fiévé *.
c) Re'ducteurs. — Nous avons vu que, pour maintenir constante la
tension de décharge d'une batterie, il est nécessaire d'augmenter
progressivement le nombre des éléments. Inversement, pendant la
charge, on doit enlever du circuit les éléments ajoutés dans le cours
de la décharge, dès qu'ils ont reçu le nombre d'ampères-heures
nécessaire.
Cette manœuvre se fait à l'aide d'appareils qu'on nomme ré-
" ducleurs.
Dans sa forme la plus simple, le réducteur est composé d'un socle
isolant (marbre, ardoise), sur lequel sont fixés des plots en cuivre
que Ton relie respectivement aux difîéreals éléments de réduction
de la batterie. Une manette en communication soit avec le circuit de
charge, soit avec celui de décharge, permet de faire varier le nombre
des éléments en tension.
Selon les cas, on relie chacun des éléments ou seulement les élé-
ments de deux en deux au réducteur ; la tension varie alors de
2 volts ou de 4 volts à chaque manœuvre.
Lorsque le réducteur doit pouvoir servir à la fois à la charge et à
la décharge, on dispose deux rangées de plots, reliés entre eux et
rehés aux éléments ; deux manettes, l'une de charge, l'autre de dé-
charge, permettent de faire varier à volonté le nombre d'éléments.
Au moment du passage de la manette d'un plot à un autre, pour
ne pas interrompre le circuit extérieur avec ce système, il faut que
l'extrémité de la manette soit assez large pour ne pas quitter un plot
avant d'avoir pris contact avec le plot suivant. Cette manière de
procéder ne va pas sans inconvénient, puisque, chaque fois que la
manette se tient à cheval sur deux plots voisins, l'élément corres-
pondant est mis en court-circuit. Il peut en résulter une détériora-
tion de l'élément, ainsi que du réducteur, par les étincelles de rup-
ture, et l'inconvénient est d'autant plus grave que les éléments sont
plus gros.
Pour cette raison, on n'emploie plus actuellement que des réduc-
teurs dans lesquels le passage d'un plot au suivant s'effectue par l'in-
termédiaire d'une résistance qui limite à l'intensité normale le cou
rant de court-circuit de l'élément que Ton ajoute.
1. Éclairof/e (électrique, t. XXX, p. 39i; 15 mars 1902.
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE
791
Ce résultat est obtenu en dédoublant chaque plot du modèle pré-
cédent et en reliant les deux demi-plots par une résistance fixe.
Pour ajouter un élément, il faut faire franchir deux demi-plots à
la manette. En arrivant sur le premier demi-plot, la manette intro-
duit dans le circuit extérieur la résistance dont la faible valeur
n'exerce d'ailleurs aucune influence sur Tintensité de ce courant
Fio. 511. — Réducteur Genteur, à manettes.
extérieur. En passant du premier au deuxième demi-plot, l'élément
que Ton veut ajouter débite sur la résistance ;puis, lorsque la manette
repose sur ce deuxième demi-plot, toute résistance est supprimée aussi
bien dans le circuit extérieur que dans celui de l'élément ajouté, qui
débite alors en tension avec la batterie.
On parvient au même résultat en supprimant la résistance fixe
entre chaque demi-plot, et en dédoublant l'extrémité de la manette,
les deux parties étant isolées Tune de l'autre et reliées par Tunique
résistance mobile que la manette, dans son mouvement, vient présenter
successivement entre les différents demi-plots.
On distingue deux formes principales de réducteurs, les réducteurs
circulaires et ceux à chariot. Dans les premiers, les plots sont dis-
posés circulairement ; ils sont en ligne droite dans les seconds.
La figure 511 montre une forme simple de réducteur circulaire
7Ô2
LES ACCt MI I^^TElTt.S ÉLECTRIQLES
double construit par la maison Genleur. On y distingue pariaitemenl
les plots intermédiaires et les deux frottcurs des manettes ainsiqoe
les résistances à boudin qui les réunissent. Cette forme conTÎent aux
petites et moyennes intensités.
La figure 512 se rapporte à un réducteur circulaire double pour
grandes intensités. C'est un type de la maison Genleur; û porte deux
volants, l'un pour la charge, l'autre pour la décharge. ^^^^^
Fio. 512. — Uéducleur Genleur, à volants.
Chaque volantcommande les deux frotteurs entrelesquels se trouve
la résistance en forme de bande enroulée en spirale. Les frotteurs
de charge appuient sur Tune des faces planes des plots, tandis que
les frotteurs de décharge appuient sur Tautre.
Il existe un assez grand nombre d'autres modèles de réducteurs
circulaires. Citons, entre autres, les réducteurs Bardon et Leroy.
En général, les résistances employées sont en ferro-nickel.
Les réducteurs à chariot se composent en principe de deux barres
parallèles, dont l'une en cuivre est en communication soit avec le
circuit de charge, soit avec celui de décharge. L'autre est constituée
par une série de blocs de cuivre en communication de deux en deux
avec les éléments de réduction. Un chariot comprenant deux frotteurs
et une résistance (comme pour les réducteurs circulaires) glisse le
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE
793
long de ces deux barres. Ce chariot reçoit son mouvement d'une vis
à pas rapide que commande un volant.
La figure 513 représente un modèle de réducteur à chariot du type
Sage et Grillet. Outre la rangée de plots, le réducteur porte deux
barres parallèles reliées entre elles par une résistance à boudins ;
Tune de ces barres est reliée au circuit (décharge ou charge). Les
FiG. 513. — Réducteur à chariot Sage et Grillet.
deux frotteurs commandés par la vis sont isolés Tun de Tautre ; cha-
cun d'eux frotte sur une des barres parallèles. On évite dans ces
conditions la mise encourt-circuit momentanée des éléments ajoutés,
puisque la résistance à boudins est introduite dans chaque circuit
entre le passage d'un plot au suivant. Ce réducteur est simple ; mais
on peut monter deux réducteurs semblables sur le même socle (un
pour la charge et l'autre pour la décharge) et constituer ainsi un ré-
ducteur double à chariot.
Des réducteurs à chariot reposant sur les mêmes principes sont
construits par les maisons Genteur, Mornat et Langlois.
d) Commande à distance des réducteurs. — Il arrive fréquemment que
la salle des accumulateurs se trouve à une assez grande distance de
la salle du tableau. Comme la manœuvre de tous les appareils de
réglage est centralisée au tableau, le réducteur doit trouver là sa
place et être par conséquent très éloigné de la batterie. Il en résulte
une dépense considérable de câbles, puisque chaque élément de ré-
duction doit être relié à un plot du réducteur.
On évite celte dépense en installant le réducteur tout à côté de la
batterie et en le commandant à distance du tableau.
794
LES ACCL'MriATEUKS ÉI^CTRIQUES
Parmi les dimTenls modèles de réducteurs commandés àdislance
signalons celui de la Société alsacienne de Constructions mécaniques!
L'appareil, représenté en figure 514, est un réducteur double. A la
partie supérieure, il porte un
arbre mû par une poulie et faisant
environ vingt-cinq tours par mi-
nute. Chacun des deux chariots
porte-balais peutêtre entraîné par
une crémaillère actionnée par un
excentrique calé sur Tarbre. Le
mouvement de chaque crémail-
lère est alternatif et les chariols
peuvent monter ou descendre.
Une course correspond exacte-
ment à la distance qui sépare les
centres de deux plols consécutifs
du réducteur.
La figure 315 montre les dé-
tails du fonctionnement. Devant
deux électro-aimants E^, E^, que
Ton aclionne à distance, se dé-
placent deux leviers en fer doux
A^ et Aa mobiles autour des points
0, etOj. Ces leviers sont terminés
à lextrémité supérieure par deux
crochets B,, B^ de forme telle
que Tun d'eux, B,, est entraîné
dans un sens et échappe en sens
inverse, alors que l'autre n'est
, entraîné que dans ce dernier sens
^":iV^' ~ '^:'*'''!,'''^''' '^^'J'^ S^'^'^'« et échappe dans le premier.
als.KR'rine de Constructions méci- ^^ F ^ •
niqut's. A l'état de repos, le ressort R
écarte les deux crochets de la crémaillère, qui se déplace seule.
Au tableau de l'usine, deux boutons permettent d*enyoyer à
volonté le courant dans l'un ou l'autre des électro-aimants E^ et E^,
un boulon correspondant à l'augmentation et l'autre à la dimi-
nution du nombre d'éléments. Le courant traversant un des
électro-aimants attire Tarmature correspondante, et le crochet venant
en prise avec la crémaillère fait monter ou descendre le chariot.
Celui-ci porte les balais b^ et b,,, qui frottent d'un côté sur la rangée
instalijltions avec batteries a poste fixe
795
de plots en relation avec les éléments de réduction ; de Tautre côté,
chaque balai frotte sur une barre dont l'une communique avec le
circuit de charge ou de décharge. Une résistance S fixée entre les
deux barres évite la mise en court-circuit des éléments, comme il a
été précédemment expliqué.
Fio. 515. — Détails de fonctionnement à dislance du réducteur.
Si on appuie d'une façon permanente sur un des boutons, le cha-
riot continue à avancer d'un plot par tour de Tarbre. Afin d'éviter
les fausses manœuvres, le circuit de Télectro-aimant est coupé auto-
matiquement lorsque le chariot arrive à l'extrémité de sa course, en
haut et en bas du réducteur.
Comme il est indispensable que l'électricien du tableau sache sur
quel plot se trouve le réducteur, on installe au tableau un petit répé-
titeur automatique représenté en figure 516. Celui-ci est composé de
deux bobines E^, E3 et d'une armature a, en forme d'ancre. Cette
armature porte deux roues à rochet dont les dents sont disposées en
sens inverse et commande une aiguille indicatrice qui se déplace
devant un cadran portant des numéros correspondant aux plots
du réducteur.
Dès que le chariot du réducteur commence son mouvement, le
courant d'une pile est envoyé dans l'une des bobines E, ou E3 par
l'intermédiaire d'un petit balai auxiliaire que porte le chariot et qui
796
LES ACCrMrLATELRS ÉLECTRIQUES
vient appuyer sur un petit contact isolé. Si c'est la bobine E, qui
est aclionnée, laiguille du répétiteur avance d'une division; elle
recule, au contraire, si la bobine Ej reçoit le courant. La manœuvre
Répétiteur
aujment. dmin,
Vui. 516. — Commande à distance du réducteur.
est ainsi indiquée au tableau dès qu'elle est commencée, ce qui per-
met de juger du moment où on doit cesser d'appuyer sur le bouton.
}=
r-^rsrsrrm
X »'* *
Dû
il'l'i'l
eiSQQQBoas&isiaisBiaea
l'iri'i'i'i'i'i'
; i . BgSQQQBOaSC
T . H Drch«r9f f,
; r^g^: ;,r±^:: ;^r^^^^ r;;^
■î£âa".-f 1 :
-^--
■ \
Fio. rilT. — Schéma de coininamle à distinre des réducteurs du secteur
de la place Clirhy.
Le système de commande à distance employé depuis de longues
années au secteur de la place Clichy* est représenté schématique-
ment en figure 517.
1. Mcjntiiellier, les Accumfildleurs électriques, p. 185.
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE 797
Le réducteur est double et du type à chariot précédemment décrit.
Le réducteur de charge est manœuvré à la main. Celui de décharge
peut également fonctionner à la main ; mais il est ordinairement
commandé du tableau de distribution. Â cet effet, un petit moteur
qui reçoit le courant de quelques accumulateurs actionne la vis sans
fin sur laquelle est placé le chariot porte-balais, par l'intermédiaire
d'un pignon, d'une chaîne Galle et d'une roue dentée. L'inducteur de
ce moteur possède deux enroulements en sens inverse. Selon que ■
l'un ou l'autre de ces enroulements est utilisé, le moteur tourne dans
un sens ou dans l'autre et, par suite, ajoute ou retranche des éléments.
Lorsque le courant passe à la fois dans les deux enroulements, le
champ résultant étant nul, le moteur reste au repos.
Le combinateur et l'exécuteur sont placés sur le tableau de distri-
bution de l'usine. Quand l'électricien veut augmenter ou diminuer
le nombre d'éléments de la batterie, il met la manette du combina-
teur sur le plot correspondant, puis il lance le courant dans le
moteur en plaçant l'exécuteur dans la position de la figure. Le cou-
rant passe par l'un ou l'autre des enroulements inducteurs, selon la
position (ajouter ou retrancher) du combinateur, et le moteur agit dans
le sens correspondant.
Lorsque le chariot a avancé d'un plot et se trouve en bonne posi-
tion, le moteur s'arrête automatiquement. A cet effet, le chariot porte,
en outre, les deux balais, une fourche isolée des balais et qui se
déplace le long d'une série de petits plots représentés sous les barres
dans le schéma de la figure 517. Quand les balais sont en bonne posi-
tion, la fourche se trouve à cheval sur deux petits plots, et il en résulte
que le courant passe alors dans les deux enroulements inducteurs du
moteur, ce qui a pour effet d'arrêter celui-ci. Comme il est indispen-
sable que le moteur s'arrête instantanément, on le munit d'un frein
automatique très puissant. Lorsque le moteur tourne, le sabot de ce
frein est maintenu écarté de la poulie du moteur par l'aimantation
même des inducteurs. Celle-ci devenant nulle, le sabot retombe
brusquement sur la poulie, et le moteur s'arrête.
Si on veut continuer la manœuvre et ajouter ou retrancher un
second élément, on laisse le combinateur dans sa position et on ouvre
le circuit à l'exécuteur. Le second enroulement n'est plus alors tra-
versé par le courant, et le moteur reprend son mouvement dans le
même sens jusqu'à ce que, la fourche reliant les deux autres plots
suivants, il se produise un nouvel arrêt du moteur.
A chaque extrémité du réducteur, on a disposé un interrupteur qui,
798
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
automatiquement, empêche le chariot de dépasser les plots extrêmes.
Arrivé au bout de sa course, le chariot agit en effet sur Tinterrapteur
et coupe ainsi le courant dans Tenroulement correspondant au sens
de marche. Le mouvement du chariot ne peut plus se faire alors
qu'en sens inverse.
Fio. 518. — Réducteur automatique Trumpy.
L'ensemble est complété par un répétiteur électrique semblable à
celui précédemment décrit et qui, placé au tableau, donne à tout ins-
tant la position du chariot.
e) Réducteurs automatiques . — Dans les appareils précédents, que
le réducteur soit commandé directement ou qu'il soit commandé
à distance, la manœuvre nécessite toujours l'intervention de l'élec-
tricien chargé de la surveillance du tableau. Pour éviter cette
intervention, on a créé des réducteurs qui agissent automatiquement
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE
799
et, pendant la décharge de la batterie, maintiennent la tension cons-
tante en augmentant successivement le nombre des éléments.
Dans cette catégorie se range le réducteur Trumpy\ représenté
schématiquemeat en figure 518. Un relais figuré à la partie inférieure
et à droite est relié au réseau d'éclairage ou à la ligne de charge. Si
la tension est insuffisante, le noyau du relais s'abaisse et établit la
FiG. 519, 520 et 521. — Réducteur automatique Jacoby.
communication avec la vis inférieure ; si, au contraire, elle est trop
élevée, le noyau se relève et le contact est établi avec la vis supé-
rieure. Dans chacun de ces cas, le courant est envoyé dans Tune ou
l'autre des bobines du commutateur représenté en bas et à gauche.
Par les godets de mercure le courant passe alors dans Tun des
électro-aimants du réducteur. Celui-ci attire son noyau et entraîne
une fourchette. La dent d'arrêt mord dans la roue d'encliquetage et
fait avancer d'un plot le frotteur fixé sur le même axe.
Pour les gros réducteurs, les électro-aimants sont remplacés par
un moteur qui transmet son mouvement à une vis sans fin qui com-
mande le chariot porte-balai.
Les figures 519, 520 et 521 montrent la disposition employée dans
le réducteur G. Jacoby^.
1. L'Industrie électrique, t. Il, p. 238 ;
2. Centralblatt f. Accumulatoren
15 septembre 1901.
25 mai 1893.
■und Elementenkunde.
t. II, p. 250;
800 LES ACCUMULATEURS ÉI-ECTRIQUES
La figure 519 est une coupe horizontale; la figure 520, une vue en
élévation, et la figure 521, un schéma de la disposition.
Les surfaces de contact a et o en communication avec les éléments
sont placées en regard, mais avec un décalage, de telle sorte que,
lorsqu'une des roues, b par exemple, est en contact avec la surface
correspondante, l'autre b^ repose sur la couche isolante qui sépare
deux surfaces voisines. Les roues de contact sont établies sur un
dispositif de traîneau qui comprend une bobine, placée en dérivation
sur la canalisation, solidement établie sur une bride de supporte et
isolée des roues de contact 6, b^. Le support e de la roue de con-
tact b traverse la bride c et est fixé solidement au noyau de fer g^ qui
se trouve à Tintérieurde la bobine f. Le jeu de ce noyau est juste
suffisant pour permettre à la roue b de quitter la profondeur d'un
des contacts pour glisser sur la couche isolante et arriver au contact
suivant.
En dehors de la bride e, le support e est muni d'un anneau y, qui
est relié à cette bride à Taide d*un ressort-spirale z isolé.
De l'autre côté, la roue b^ est munie du support A, qui peut se
déplacer dans la bride par Tinlermédiaire du ressort /, réglable à
volonté au moyen de la vis m. De ce côté les surfaces de contact et
isolantes sont situées sur un même plan. Le ressort / a comme simple
but d'assurer un bon contact des parties conductrices ; une résis-
tance n, également placée de ce côté, empêche rétablissement de court-
circuits entre deux éléments voisins. Les deux contacts correspon-
dants sont reliés électriquement par la connexion x, et le courant
arrive des éléments par les conducteurs p.
L'enroulement de la bobine /"est relié, d'un côté, en ti, directement
à la bridée, pendant qu'à l'autre côté est fixé un contact glissant r qui
reste, pendant le déplacement, en communication constante avec le
conducteur t relié à l'autre pôle de la batterie.
Tout l'appareil est mobile et suspendu sur les poulies q par une
corde ou une chaîne r, à l'extrémité de laquelle est fixé le contre-
poids .V.
Le fonctionnement de ce réducteur est le suivant : le courant, par-
tant d'un pôle de la batterie, passe par le conducteur ^, le eontact
glissant V, pour traverser l'enroulement de la bobine /*, puis la bride e
et arriver ainsi par un des contacts b ou ô, aux surfaces a ou o,
reliées par la connexion x et le conducteur p à Tautre pôle de la
batterie.
Supposons que le contact a soit sur le premier élément de réduc-
/
LNSTALIATIONS AVEC BATTERIES A POSTÉ FIXE
801
tion, et que la tension du réseau baisse d'une certaine quantité. La
bobine/* n'étant plus traversée par un courant suffisant, rattraction
du noyau de fer g n'est plus suffisante pour équilibrer la tension du
ressort z\ Celui-ci rappelle alors, par l'intermédiaire de la bague y
et du bras e, la roue h du fond du contact a, et tout le mécanisme
descend par glissement sur les rails d. Dans ce mouvement, la
roue h^ vient d'abord en contact avec la surface o^, et un deuxième
élément de réduction est mis en circuit par là connexion x^ et le con-
ducteur p^. A ce moment la roue h n'a pas encore quitté le contacta,
de sorte que le premier élément de réduction serait en court-circuit
par pabcb^o^œ^p^, si on n'avait pas pris laprécaulionde disposer une
résistance n dans la bride c.
Fio. 522. — Réducteur automatique Thîeme.
Dès que la rouo b a quitté le contact a, la bobine fesi placée en
dérivation soas une tension supérieure, le circuit se fermant main-
tenant par 0| sur le deuxième élément de réduction. L'attraction
du noyau de fer est alors redevenue suffisante pour vaincre à nou-
veau la tension du ressorte. L'ensemble du système continue son
mouvement de descente jusqu'à ce que la roue b soit entrée dans le
. creux du contact a^ par lequel passe maintenant le courant pendant
que la roue b^ repose sur la partie isolante.
Quand la tension baisse à nouveau d'une quantité suffisante, les
mêmes actions se répètent. Le mouvement est entravé par un arrêt
placé sur les rails rf, lorsque le dernier élément de réduction a été
introduit dans le circuit.
Le réducteur automatique P. Thieme', construit par la maison
1. Eleklrotechn. Zeitschr., t. XXIII, p. ITi; 27 février 1902.
51
Vi2
LE> AOCl-liULàTEL-RS ÉLECTHKJUES
P. Mever A.-G. et représenté en figures 5±i, 523 et 5Î4, o&e
quelques dispositions intéressantes.
Le rédacteur proprement dit ' ftg. 5^ est à chariot : c'est un réduc-
teur double dont la tîs supérieure charge est commandée k la
main. I^ ris inférieure décharge . qui fait arancer le chariot d'oB
plot par tour, est commandée automatiquement. A cet effet on
moteur spbérique, représenté à droite de la figure 5i2, actionne, à
Taide d'une vis sans fin, une roue dont Taxe porte an-dessus one
manivelle qu'on relie à celle du réducteur, et au-dessous un plateau
Fia. 5*23 et 52 i. — Héductear automatique Tbieme.
spécial. Le relais est disposé sous ce plateau. Ce relais est repré-
senté en coupe dans la figure 523, qui donne en outre le schéma du
montage. Il comprend deux bobines f^^ f^ et deux armatures soli-
daires g^^g^^ maintenues en position moyenne par les ressorts A,, A^.
Ces armatures sont réunies au-dessus (au-dessous dans la figure)
p&r un pont k qui porte trois plots de contact /, m, n, frottant sur le
plateau spécial o dont il est parlé plus haut. La tige t transmet le
mouvement des armatures à deux contacts en charbon r^, r,, mobiles
autour des points u^, u^. Dans la position moyenne, ces deux con-
tacts sont sur v^ et, comme ils sont réunis aux bornes ^|, x^^ du
moteur, celui-ci est en court-circuit. L*excitation du moteur est
indépendante.
Si on suppose que la tension diminue, c vient en contact avec d ;
le courant traverse la bobine f^ î l'armature ^j étant attirée, r, com-
munique avec i?a et r^ avec v^ . Un courant traverse le moteur, qui
tourne dans un certain sens, entraînant dans sa rotation le plateau o.
Par suite du déplacement du pont k avec Tarmature y,, les con-
tacts n, w, / glissent sur la droite. Dans ce mouvement, n reste en
INSTALIATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE 803
communication iivec le cercle conducteur central du plateau o, tan-
dis que m vient appuyer sur Tanneau conducteur p de ce même plateau.
Comme Tanneau et le cercle sont reliés électriquement, il en résulte
qu*à partir de cet instant le courant passe dans la bobine f^ indépen-
damment du circuit crf. Par conséquent, lorsque le mouvement
réducteur est commencé, il ne peut s'arrêter que lorsque le chariot
a avancé d'un plot.
Il s'arrête en effet à ce moment, car Tanneau du plateau o possède
une' partie isolante «, et le circuit de la bobine f^ est interrompu
après un tour exact. Si, en même temps, la tension a suffisamment
remonté pour que le circuit soit interrompu çn cû?, la bobine /*, n'étant
plus traversée par aucun courant, Tarmature g^^ et par suite la tige i,
est rappelée, et le moteur est mis en court-circuit par r^, Vg, r,; il y
a freinage électrique et, par suite, arrêt brusque du moteur. Si, au
contraire, la tension n'a pas suffisamment remonté, le contact cd
subsiste, et le mouvement recommence pour un second tour.
Dans le cas où la tension est trop élevée, le contact s'établit en hc^
Tarmature^f est attirée et, le courant traversant le moteur en sens
inverse, celui-ci tourne dans un sens opposé au précédent, il y a
diminution du nombre d'éléments. Le mécanisme reste le même que
ci-dessus, le contact l venant en communication avec l'anneau con-
ducteur du plateau o.
Comme dans les réducteurs précédents, des interrupteurs de
sûreté coupent le circuit des bobines lorsque le chariot du réducteur
arrive à bout de course.
Le réducteur automatique R. Thury, construit par H. Cuénod,
à Genève, est représenté en figure 525. C'est un réducteur circulaire.
Le mécanisme, nettement indiqué par la figure 526, est le suivant :
l'appareil de mesure du régulateur est formé d'un inducteur à cir-
cuit mécanique fermé, sauf un entrefer unique de forme annulaire,
dans lequel se meut la bobine B placée en dérivation sur le réseau
ou aux bornes de la batterie dont on veut maintenir la tension cons-
tante. La bobine B, très légère, est fixée sur un des bras d'un levier
contre-coudé, qui porte à une extrémité un ressort de réglage A, et,
à l'autre, une butée C en acier trempé.
Si la tension est normale, le courant traversant la bobine ainsi que
l'enroulement inducteur est normal, et le levier prend utie position
moyenne. Lorsque la tension augmente, la bobine est soulevée par
l'action magnétique etla butée C occupe sa position inférieure. La ten-
sion diminuant, au contraire, la butée prend sa position supérieure.
804 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
C'est cette butée qui assure le réglage sans faire varier la sensibi-
F1O4 325. — Réducteur automatique Thury.
lité de l'appareil de mesure utilisé. A cet effet, la butée C se trouve
FiG. o26. — Mécanisme du réducteur automatique Thurj*.
sur la trajectoire du système d'encliquetage D, qui, par la pièce E,
INSTALLATIONS AVEC BATTERIES A POSTE FIXE 805
reçoit un mouvemeat régulier de balancement autour de Taxe de
Fappareil.
Quand la butée est dans sa position moyenne pendant ce mou-
vement, elle n'est pas touchée par les leviers coudés K qui servent
d'arrêts aux cliquets, Tun de ceux-ci passant par-dessus et Tautre
par-dessous la butée. La tension augmentant, C butera contre le
petit levier coudé de droite, qui se relèvera et laissera ainsi tomber
le cliquet I correspondant sur la roue dentée qui sera entraînée dans
un sens. Celle-ci sera entraînée en sens inverse si la tension vient à
diminuer. La manette du réducteur suit les mouvements de la roue
dentée II.
CHAPITRE m
BATTERIES-UMPOir
Nous étudierons spécialement ces batteries, quoiqu'elles appar-
tiennent aux types à poste fixe, parce que leur fonctionnement pré-
sente des particularités intéressantes.
On appelle batterie-tampon ou batterie-volant toute batterie
d'accumulateurs placée soit dans une station centrale (d^éclairage
ou de tramways), soit encore en un point quelconque d'un réseau
électrique, et qui, branchée en parallèle avec les machines, a pour
fonction de régulariser le débit de celles-ci et de maintenir plus
constante la tension du réseau.
On utilise à cet effet la propriété que possède Taccumulateur
d'avoir une force électromotrice peu variable et une résistance inté-
rieure faible. Dans ces conditions, si on suppose un réseau électrique
assez étendu et à charge variable, alimenté seulement par des
machines, il pourra se produire en certains points des variations de
tension inacceptables. Une batterie convenablement choisie, placée
en ces points, réduira considérablement ces variations, tantôt en
débitant parallèlement avec les machines, tantôt au contraire en
absorbant le courant de celles-ci pour sa charge. Non seulement la
batterie régularisera la tension, mais encore son effet bienfaisant se
fera sentir sur le débit des machines qui deviendra presque cons-
tant. Il en résulte, comme on le verra plus loin, des avantages consi-
dérables au point de vue de l'économie d'installation et d'exploi-
tation.
C'est surtout sur les réseaux de tramways, dont la charge est,
comme on sait, essentiellement variable, que sont utilisées les batte-
ries-tampon.
BATTERIES-TAMPON
807
Calcul d'une batterie-tampon.— Dans la première partie de ce traité
nous avons étudié en détail les variations de la différence de poten-
tiel des accumulateurs, en fonction de Tintensité et dans les diffé*
rents états. C'est dire que tous les éléments de fonctionnement
d'une batterie-tampon nous sont maintenant connus.
Si on trace, comme en figure 85, la courbe représentant, pour une
batterie donnée, la variation de la différence de potentiel en fonction
de Tintensité (charge à droite de oa et décharge à gauche), la caracté-
ristique ainsi obtenue permettra de juger de Tefficacité de la batterie
employée comme volant. La batterie parfaite à ce point de vue pos-
séderait une caractéristique horizontale. Une telle batterie devrait
avoir non seulement une résistance nulle, mais encore une force
électromotrice absolument invariable.
Si la courbe caractéristique représente la variation de la diffé-
rence de potentiel instantanée en fonction de l'intensité, il est bien
évident qu'en chaque point de la courbe là résistance intérieure de
la batterie sera déterminée par :
R = tga.
L'action régulatrice d'une batterie dont on connaît la caractéris-
tique, fonctionnant en parallèle avec une dynamo dont on connaît
également la caractéristique, peut se déterminer aisémentà l'aide de
la méthode graphique de Moritz Kœhn ^
FiG. 527. — Méthode graphique M. Koehn.
La figure 527 représente, en A, la caractéristique de la batterie ; en
D, celle de la dynamo.
On voit clairement que, pour la différence de potentiel e = 01, la
1. Elektrolechn, Zeitschr,, t. XXI, p. 78; 25 janvier 1900.
808
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
machine débite un courant d'intensité t = ii' entièrement utilisé
dans le circuit extérieur, la batterie étant en repos. Si la différence
de potentiel vient à croître, la batterie charge; ainsi, au point
e =r 02, la machine débite un courant d'intensité t = 22' dont une
partie 22^ charge la batterie, et rautre2'2*, le réseau. Au point «=03,
il n'y a plus de courant sur le réseau, toute l'intensité de la machine
passant dans la batterie.
Fio. 52S. — Méthode graphique M. Kœhn.
Au contraire, si la différence de potentiel descend au-dessous
de 01,1a batterie débite concurremment avec la machine, sur le
réseau ; ainsi, pour e == 04, la batterie fournira au réseau un courant
d'intensité i = AA" et la machine t = 44', l'intensité totale dans le
circuit extérieur devenant égale à 4'4''.
A l'aide de ces deux courbes, on représentera facilement la varia-
tion de la différence de potentiel avec Tintensité sur le réseau. Cette
courbe caractéristique L du circuit extérieur peut être tracée soit à
droite de l'axe des ordonnées, comme en figure 528, soit à gauche,
comme dans les figures suivantes. La figure 528 montre très nette-
ment l'infiuence de la batterie-tampon ; entre les deux valeurs
i„,„ = 01 et îcnin = 0, la différence de potentiel du réseau oscillerait
entre e = 0o ei e = 12, si la machine alimentait seule le réseau.
L'emploi de la batterie réduit cette variation entre e =04 et c= 13.
Si on connaît la variation de l'intensité du réseau, on déterminera
de la façon suivante, en fonction du temps, la variation deTintensité
de courant de la batterie et de la machine.
On représentera (Voir fig. 529) les caractéristiques D et A, ainsi
que la courbe S de variation du courant dans le réseau. Taxe infé-
rieur des ordonnées représentant les temps, etcelui des abscisses, les
intensités. Pour la consommation maxima ab = a'6', la batterie
fournira ac = ac. Quand l'intensité extérieure sera g'h' = gh^ la
batterie sera au repos. L'intensité extérieure devenant nulle, la bat-
BATTERIES-TAMPON
809
Fio. 329. — Méthode graphique M. Kœhn.
FiG. 530. — Méthode graphique M. Kœhn.
8i0
LES ACCL1IULATELT18 ÉLECTRIQUES
terie chargera ef = ef. En prenant an nombre suffisant de points
on poarra tracer la courbe /br, dont la surface hachurée horizonta-
lement représente les ampères-heares débités par la batterie, et la
sarface à hachures verticales, la charge de celle-ci en ampères-
heures.
Le rapport entre la quantité d'électricité fournie par la batterie et
celle qu'elle charge varie essentiellement avec la caractéristique de
la machine, ainsi que le montre la figure S30, dans laquelle le rapport
FiG. 331. — Méthode graphique M. Kœhn.
considéré est celui des surfaces 0, i, 2, à %, 3, 4 dans le cas de la
caractéristique D, et celui des surfaces 0, 5, 6 à 6, 7^ 4 dans le cas
d'une caractéristique légèrement différente D'.
L'influence de la caractéristique de la batterie est également consi-
dérable: ainsi, pour la caractéristique D de la machine et A de la
batterie, on obtient comme caractéristique extérieure L (Voir fig. 53i },
et la quantité d'électricité débitée par la batterie pendant la période S
est représentée par la surface 6, 5, 7, 4. Avec une batterie plus
parfaite de caractéristique A', cette surface deviendrait 6, 8, 7, 4.
Une batterie absolument parfaite de résistance nulle fournirait
toute la quantité d'électricité représentée par la surface 6, 7, 4 et
BATTERIES-TAMPON
811
correspondante à l'intensité ext.érieure supérieure à Tintensité
moyenne 01.
Ces graphiques montrent qu'une batterie-tampon ne peut être
efficace qu'en présence d'une dynamo ayant une caractéristique tom-
bante, ce qui exclut le cas des dynamos série, compound et hyper-
compound. Une batterie-tampon ne peut donc fonctionner qu'en pré-
Fio. 532. — ' Méthode graphique M. Rœhn.
sence d'une dynamo shunt. Plus la caractéristique de cette dynamo
sera tombante et plus la batterie agira efficacement quant à la régu-
larisation de rintensité de la dynamo.
Pour calculer une batterie-tampon d'une exploitation dont on
connaîtra les variations d'intensité S' {fig, 532), on tracera d'abord la
caractéristique D de la machine.
On supposera que la batterie doit rester au repos pour une inten-
sité extérieure égale à l'intensité moyenne J^, ou mieux pour une
intensité légèrement supérieure J,„ (1 -f-|A} = 01, de façon que la bat-
terie débite un peu moins qu'elle ne charge. Ce courant moyen
devant être fourni par la machine seule, la différence de potentiel
812 LES ACCt-MCLATEURS ÉLECTRIQUES
de la machine sera alors « = 23, et la force électromotrice de la
batterieÔîrz:^.
Connaissant la force électromotrice e^ d*un élément, le nombre
d'éléments sera donné par !
Une batterie parfaite fournirait en ampères-heures, pour la période
où rintensîté extérieure est supérieure à J^ (i 4- F^)* une quantité
correspondante à la surface 5, 6, 7.
En réalité, la batterie ne fournira qu*une fraction i/i a 2/3 de
cette surface. Pour le choix de la batterie, il faut considérer, d'une
part, que sa capacité doit être au moins égale à celle que nécessite
la plus forte période de décharge. Il faut, d'autre part, que la batterie
puisse supporter sans inconvénient l'intensité maxiroa. En général,
c'est cette dernière condition qui prime, les capacités exigées pen-
dant les périodes de décharge étant relativement faibles pendant le
fonctionnement en tampon. Dans ce cas, on choisit souvent en pra-
tique le type de batterie qui peut donner pendant une heure Tinten-
site maxima de décliarge.
Si on se donne une limite de la variation de tension du réseau,
c'est-à-dire la caractéristique extérieure, on en déduira d'après les
courbes la caractéristique de la batterie et, par suite, la grosseur des
éléments. La répartition du courant entre la dynamo et la batterie
se déterminera comme ci-dessus en faisant passer la caractéristique
de la batterie par le point 4.
Pour le nombre d'éléments, avec les concentrations d'acide ordi-
nairement employées, on prend en pratique n compris entre
^0 _» ^l\
2 •'^ îfi^'
la force électromotrice d'un élément étant comprise entre â et
2,05 volts.
D'autres considérations peuvent également intervenir dans le
choix d'une batterie-tampon. C'est ainsi que très souvent, outre
l'action régulatrice, on tire profit des autres qualités précieuses que
possède la batterie. Dans les réseaux de tramways notamment, on
exige de la batterie qu'elle assure seule le petit service, le matin et
le soir, ce qui permet de faire tourner moins longtemps les machines
BATTERIES-TAMPON
813
et, en outre, de n^utiliser celleâ-ci qu'à pleine puissance. On devra
dans ces cas prendre en considération la capacité nécessaire pour
assurer le service demandé.
Comme montage, les batteries-tampon ne diffèrent pas des batte-
ries ordinaires à poste fixe ; cependant, comme en général les inten-
sités sont très élevées, il convient de calculer en conséquence la
section des connexions. Les meilleures conditions d'utilisation ont
été étudiées dans la première partie ; nous n'y reviendrons pas ici.
Résultats pratiques sur la régularisation de la tension ainsi que de
la charge des dynamos. — La méthode graphique nous a montré
0 î 2 5 é s s 7 ê 3 ma n î3 li isiân 18 isiûi! :.'zuà
Minutes
Fio. 533. — Courbes de Fusine des tramways de Zurich.
l 'action régulatrice que produit une batterie-tampon sur un réseau à
charge variable. La tension du réseau se maintient beaucoup plus
constante, et l'intensité débitée par les machines oscille dans de bien
moins grandes limites.
Il est intéressant de constater par quelques exemples que ces
excellents résultats se confirment en pratique.
La figure 533 représente les courbes relatives à une des premières
installations avec batterie-tampon. C'est l'usine des tramways de la
ligne Zurich-Hirslanden, dans laquelle la batterie, installée en 1894,
fonctionna comme batterie-tampon à partir de 1896.
Sans vouloir entrer dans les détails de l'installation ^ mention-
nons cependant que l'usine comprend deux génératrices shunt de
60 kilowatts sous 350 volts. La batterie se compose de 270 éléments
1. L'Éclairage électrique, t. XIII, p. T8»; 9 octobre 1897.
814 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
da type Tudor, d'ane capacité de 240 ampères-heures aa régime de
21 ampères.
Sur la figure, la courbe ab représente Fintensîté fournie an réseau,
la courbe cd indique la variation du courant des machines après
adjonction de la batterie-tampon, et la courbe ef^ la tension du
réseau dans ce dernier cas. Tandis que, sur le réseau, Fintensité
varie de 20 à 210 ampères, avec une valeur moyenne de 90 ampères,
le courant débité par les dynamos ne varie qu'entre 72 et 102 am-
pères, limites rarement atteintes, et plus généralement entre 85
et 90 ampères. La tension du réseau ne varie que de 535 à 560 volts.
Depuis cette installation, très nombreuses sont devenues les exploi-
tations par batterie-tampon. Dans les unes, la batterie agit seule
comme régulatrice; dans les autres, que nous étudierons dans la
suite, Faction régulatrice est rendue plus parfaite par Fadjonction à
la batterie d'un organe automatique (régulateur, survolteur, etc.).
Parmi les exploitations avec batterie-tampon seule, citons encore
celle des tramways de Reichenberg ^ (Autriche-Hongrie). Les deux
machines dynamos sont à excitation shunt et peuvent donner cha-
cune 184 ampères sous 600 volts. La batterie-tampon, du type
G. Hagen, se compose de 290 éléments d'une capacité de 264 am-
pères-heures au régime d'une heure. Elle peut débiter 530 ampères
pendant de courts intervalles et se charger à 164 ampères comme
intensité maxima. Cette batterie ne sert pas seulement de régula-
trice, mais encore assure seule Fexploitation pendant les heures de
moindre trafic, le matin de six heures et demie à huit heures, et le
' soir de huit heures jusqu'à la fin du service.
Les courbes de la figure 534 montrent les variations d'intensité et
de tension dans le cas de l'exploitation par machine seule.
La figure 535 donne les mêmes éléments pour Fexploitation par
batterie seule, le matiin avant huit heures.
La figure 536 se rapporte à la marche en parallèle : la courbe a
représente l'intensité fournie par la machine; 6, celle fournie ou reçue
par la batterie, et la courbe c, les variations de tension.
L'examen de ces courbes montre que tandis que, dans le cas d'ex-
ploitation par machine seule, le courant de celle-ci oscille entre 12 et
190 ampères, par Fadjonction de la batterie -tampon il ne varie plus
que de 87 à 105 ampères. Dans le premier cas, les limites extrêmes
de la tension sont 558 et 620 volts, alors qu^elles ne sont plus que
1. LÉclaivaye éîechnque, t. XXII, p. 418; 17 mars 1900.
BATTERIES-TAMPON 8 1 5
586 à 628 dans le second cas. Si on considère maintenant les varia-
20 fs âûMinutes
Fio. 534. — Courbes des tramways de Reichenberg.
?f*SS 7^tû 7?iS 7^50 7?SS S^ÛÛ êf'OS
^m^n '
j
- F 1
'.ÛZa^^A
25^gE^
^/l/ï^ JÎ^ ^ />^>l^f^
f
t<tM'4Ï^
^Jt/y yy//Y^r^
J
tilpi^0
i %-mWI^'
iûl
itzCi Kè
^JSti;; c^
/
/^m laë
^4' lî ' ûi
Ç 3 /ci^'^ jk
m-h
??î 'riEs
1
v4 ItMi
tji jLÉii^l u
'« 8B
iùU,\ \
VA 1 16
'*■' 3 Ht-^VAiniir
&*"
^^ri"'trî
^ ^1 iiH^^inui^
4 :
Kl ^
Vo: ' ^
L I * riK^^j 1^ ] '
i2Ô
^"^i^w ' r
JAa \
hK; l
L 1 1 ■ Su" '
5éÛ
nï L ■
BIq If
1,1 1 ( Br i
ri \
/>
VK \ • ri •
^560 îâO ^
ii-^^1^
^nKirr;:-^^
HliWr^btviv
^
AT ^ 1
1%^, t^^
^ sso
\
JL^
-ri
■ ' t - f f ^ i—
2CÙ
it
1
2m_
Fio. 535. — Courbes des tramways de Reichenberg.
lions de puissance de la machine, elles ne sont plus comprises
qu'entre 61 et 54 kilowatts au lieu de 106 à 7 kilowatts.
816
LES ACCL-MILATEIRS ÉI^CTRIQL-ES
Dans la première partie de ce traité, nous avons montré que le
rendement des accumulateurs fonctionnant en tampon peut être
très élevé.
Ce fait est également constaté en pratique. Signalons comme
exemple une batterie-tampon du type T. E. M installée à Tusine des
Fio. 536. — Courbes des tramways de Reichenberg.
tramways de Saint-Ouen et sur laquelle nous avons trouvé un rende-
ment en ampères-heures égal à 960/0 pendant le fonctionnement en
tampon. Les périodes successives de charge et de décharge étaient
cependant assez longues et atteignaient parfois cinq à six minutes.
Les génératrices débitaient à intensité presque constante malgré
les énormes variations (0 à 300 ampères) du réseau. La tension du
réseau était presque constante, les valeurs limites, rarement
atteintes, étant 440 volts et 465 volts.
Sur les avantages économiques résultant de la présence d'une
batterie-tampon. — Dans une installation à charge variable, on tire
grand avantage, au point de vue économique, à employer une balte-
rie-tampon et à ne calculer les machines que pour le débit moyen.
Dans ces conditions, le prix d'achat de la batterie compense en géné-
ral Téconomie faite sur Tacquisition des chaudières, machines à
vapeur et dynamos. On bénéficie alors de tous les avantages
oITerts par la batterie-tampon et qui sont :
1* Economie de charbon, suffisante dans bien des cas pour com-
penser Tachât des accumulateurs ;
BATTERIES-TAMPON 817
2^ Diminution du temps de marche des machines, par suite de
Talimentation directe par la batterie du réseau, pendant les heures
de faible trafic, le matin et le soir ;
3® Diminution de Tusure des machines par suite d*une plus
grande uniformité de la charge ;
4<^ Sécurité d'exploitation, la batterie pouvant momentanément
assurer seule le service, lors d'un accident de machine.
Pour des installations de tramways à grand trafic, la variation de
la charge des machines peut devenir relativement faible, de sorte
que, dans ce cas, le prix d'achat des accumulateurs peut n'être pas
compensé par l'économie sur l'achat des machines. Néanmoins les
avantages mentionnés ci-dessus sont suffisants pour justifier l'achat
de la batterie.
Dans le cas des lignes de tramways à long parcours, la présence
d'une batterie-tampon sur la ligne même peut amener une économie
considérable dans la canalisation.
On comprend en effet qu'à perte égale de tension dans la ligne, la
section du fil pourra être prise plus faible lors de la présence de la
batterie, puisque, dans ce cas, il n'y a à considérer que l'intensité
moyenne, beaucoup plus faible que l'intensité maxima du réseau.
Voici, par exemple, quelques chiffres relatifs à la ligne Haspe-
Gevelsberg, à Hagen, en Westphalie. La ligne était déjà en exploi-
tation sur 2 kilomètres, et il s'agissait de prolonger la ligne de 6^"",!.
Valait -il mieux faire l'exploitation directe ou placer une batterie-
tampon? Pour résoudre la question, on a calculé ^ les coûts d'instal-
lation et d'exploitation dans les deux cas.
Avec la batterie-tampon installée à 2^'",5 de l'extrémité de la
ligne, on avait :
CALCUL DU GOUT D INSTALLATION
Francs
Batterie de 165 ampères-heures, au régime d'une heure. . . . 22.746,60
Construction 4. 444,45
Acquisition du terrain 987,65
Tableau de distribution 2.222,20
Conducteurs 35.042,70
Isolateurs, montage 10.765,30
Total 76.208,90
1. L. Gebhard, Conférence du 12 avril 1899 à la Société des Électriciens de
Berlin.
52
A^'umalateurs, 5 O 0 d'intérêt, amortissement en 10 ans et
reprise dn TÎeax matériel poar ISO 0 da prix d'achat 2.6h3.50
Constm^rtion, 5 0 0 d'intén^t. amortissement en 40 ans 256.^0
Tableau — — en 20 ans ITT.h»^
Conducteurs — — en 20 ans 3.66i.«iO
Terrain, — 49.*0
Vi>ile de ball»f rie 1 .35X10
Total 8. I85,iû
Par exploitaiioD directe, les frais d'installation sëleraient à:
FrmKt
Conducteurs 144.664,35
Matériel isolant et monlai:e 38.271.03
Total. t82.935A>
En supposant un intérêt à 5 0 0 et on amortissement en vingt ans,
les frais annuels d*expIoitation, correspondante ce chiffre, montaient
k 14.634 fr. 85.
Ainsi la batterie-tampon a permis de réduire ici les frais d'instal-
lation et d'exploitation.
Lorsqu'on doit augmenter le traBc d'une ligne déjà existante, on
peut également adopter une batterie-tampon, qui réduit les frais
d'installation.
Comme exemple d'un tel cas, citons la ligne Chestmit Hill, de
Philadelphie ^ Le trafic augmentant, les câbles existants n'étaient
plus suffisants pour assurer le service. Comme, en outre, la ligne
devait être prolongée, s'il avait fallu augmenter la section et la lon-
gueur des câbles, la dépense aurait été d'environ i. 375.000 francs.
Deux autres solutions étaient à étudier :
i^ Ktablir vers l'extrémité de la ligne une petite usine génératrice
spéciale ;
2"* Au lieu de cette usine, installer une batterie-tampon.
L'usine, devant être prévue pour 750 kilowatts, aurait coûté
423.000 francs. Le prix de revient du kilowatt-heure produit aurait
été assez élevé, 7,5 centimes (non compris frais généraux, intérêt,
amortissement).
La batterie qui fut choisie n'entraîna que 1^.000 francs de
i. Ch. Hewitt, VÉclairage électrique, t. XII, p. 122; 10 juillet 1897.
BATTERIES-TAMPON 819
dépenses d'iastallation (y compris terrain, bâtiments, batterie et
accessoires).
Si on ajoute à ce chiffre le prix d'un survolteur (40.000 francs)
installé à Tusine, on a comme frais de premier établissement
165.000 francs, d*où économie de 260.000 francs. Dans les deux cas,
rinstallation de nouveaux câbles et la transformation des anciennes
canalisations coûtaient 65.000 francs.
Quant aux dépenses d'exploitation, elles se chiffraient comme sui«t
pour un mois :
USINK GéNiRATRlCE SUPPLEMENTAIRE
Francs
134.848,919 kilowatls-beures à 0 fr. 075 fournis par la station
régulatrice à la ligne 10.113,65
Intérêt, 5 0/0 sur25.000 francs 1 .770,85
Dépréciation 1 .770,85
Assurances, impôts, etc 1 .000
Total 14.655,35
STATION D ACCUMULATEURS
Francs
Kilowatts-heures fournis (136.576,919) et kilowatls-heures en-
gendrés par le survolteur (34.234,648) -— 170.811,567 kw.-h.
à 0,035= T). 978,40
Main-d'œuvre et matières premières à la station régulatrice. 898,65
Dépréciation de la batterie, 5 0/0 par an 416,65
Intérêt à 5 0/0 par an, sur 165.000 francs 687,50
Assurances, impôts, etc 160
Total 8.141,20
En résumé, l'emploi de la batterie a permis de réaliser une écono-
mie de 260.000 francs sur les frais de premier établissement, et de
75.000 à 78.000 francs par an sur les dépenses d'exploitation.
Nous avons indiqué précédemment, comme autre avantage résul-
tant de Femploi d'une batterie-tampon, l'économie de charbon que
Ton réalise en faisant fonctionner constamment les machines à pleine
charge. Pour donner une idée de cet avantage, nous prendrons
comme exemple le réseau de la Compagnie des tramways d'Alger.
Là batterie-tampon se compose de 270 éléments Union d'une capa-
cité de 400 ampères-heures au régime d'une heure.
Avant sa mise en service, il était nécessaire de marcher avec deux
820
LE-S ACCUML'UiTEL'RS ÉLECTRIQUES
groapes de 200 kilowatts pendaDl la majeure partie de la journée,
afin de parer aux à-coups atteignant parfois 800 à 1.000 ampères,
et faisant donner aux machines 50 0/0 en plus de leur puissance
normale.
Depuis rinslallation de la batterie, le service est assuré par
celle-ci de quatre heures et demie du matin à cinq heures et demie da
matin. De cinq heures et demie du matin à cinq heures et demie da
soir, la batterie fonctionne en parallèle avec une seule machine ; de
cinq heures et demie du soir à dix heures et demie du soir, deux
machines et la batterie sont nécessaires ; enGn, de dix heures et demie
du soir jusqu'à la fin du service, la batterie débite seule et assure, en
outre, Téclairage du dépôt pendant toute la nuit.
Dans ces conditions, les machines travaillent constamment à leur
puissance normale, c'est-à-dire dans les meilleures conditions de
rendement. L'économie de charbon procurée par la présence de la
batterie ressort clairement du tableau suivant.
MnIS
t:ON>OMMATIf»N DE CHARBON
en kilof^rammes
PAU KILOWATT- H E-U RE
0BSERVAT10X5
Avril 1901
Mai
2,846
2,940
2,776
2,623
2,623
2,429
2,232
l,93i
1,855
1,921
1,940
1,944
Mise en service de la hallerie,
le 22 septembre 19Ul.
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
Janvier 1902...
Février
Mars
Il est à remarquer que les premiers jours après la mise en route
de la batterie ont été employés à la désulfatation et au réglage.
Ce tableau montre que la consommation moyenne pour les cinq
mois (avril, mai, juin, juillet, août) d'exploitation par machines
seules atteint 2^*^,74 par kilowatt-heure. Pour les cinq mois (no-
vembre, décembre, janvier, février, mars) d'exploitation avec balle-
rie-tampon, la consommation descend à i*',918 de charbon par
kilowatt-heure, ce qui représente une économie de 30 0/0 sur Je
combustible.
BATTERIES-TAMPON 821
Ajoutons que la présence de la batterie-tampon a permis à la Com-
pagnie des Tramways algériens d'augmenter sa production et de
fournir du courant en dehors du réseau de tramway, chose qu'elle ne
pouvait faire antérieurement.
Utilisation des batteries-tampon en présence de génératrices
compound. — Nous avons vu précédemment que, pour qu'il y ait régu-
lation avec une batterie-tampon, il est nécessaire que la caractéris-
tique de la machine soit plongeante. Ce n'est pas le cas des généra-
trices compound, et cependant celjes-ci sont très employées dans les
réseaux à charge variable, comme le sont les réseaux de tramways.
Si, dans ce cas, on veut ins-
taller une batterie-tampon _ ^ ^ ^ ^ ^ L_
pour régulariser le débit
des machines, il est néces-
saire de changer la carac-
téristique de celles-ci sans
pour cela modifier les en-
I . -^ ^ Fio. 537. — Disposilif pour lutilisation
roulements. On ne peut son- des génératrices compound.
ger à shunter l'enroulement
série en ne laissant que l'enroulement shunt, car, dans ce cas, la
dynamo ne pourrait plus fournir la force électromotriee normale à
l'intensité normale. On peut alors avoir recours à l'artifice représenté
en figure 537.
G est la génératrice; F et/*, ses excitations série et shunt; E, une
batterie d'accumulateurs à faible tension (1 ou â éléments, en géné-
ral) ; R, une résistance variable en tension avec l'excitation série.
Quand le débit de la génératrice est normal, la chute de potentiel
dans F et R est égale à la tension de la batterie. L'intensité de la
machine augmentant, le produit (F + R) 1^ devient supérieur à la
force électromotrice de la batterie E qui se charge. Lorsque le débit
de la machine diminue, (F + R) Ix devient plus petit que la force
électromotrice de la batterie qui se décharge. Dans les deux cas, le
courant tendra à rester constant dans F + R. L'excitation généra-
trice peut alors être considérée comme la somme d'une excitation
constante et d'une excitation inversement proportionnelle au débit ;
sa caractéristique sera ainsi semblable à celle d'une machine
shunt.
Aux tramways de Bordeaux (usine de la. Bastide), l'excitation
série des dynamos est shuntée par une résistance suffisante pour
$22 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
laisser prédominer len roulement en dérivation. Un élément de la
batterie est placé lui-même en opposition sur l'excitation série. La
valeur du shunt est telle que, pour l'intensité moyenne fournie par la
dynamo, la différence de potentiel aux bornes de l'excitation est
égale à la force électromotrice de Taccumulateur qui n'est tra-
versé par aucun courant. Le fonctionnement est le même que ci-
dessus.
Deux éléments assurent ce service; l'un est en charge pendant que
l'autre est en décharge ; un dispositif de verrouillage automatique
sur les interrupteurs commandant ces éléments empêche toute
fausse manœuvre et rend impossible la mise en service des deux
éléments en même temps .
Sur la charge des batteries-tampon. — En ce qui concerne la
charge, il est très difficile, en pratique, d'établir exactement^ les
quantités d'électricité débitées et reçues dans une journée ; aussi ne
peut-on prendre, comme indication de fin de charge, que la tension
maxima. Lorsque la batterie ne fonctionne qu'en tampon^ on a vu
que celle-ci est établie de façon à charger un peu plus qu'elle ne
débite. Cependant il est bon en pratique dé donner périodiquement,
toutes les semaines par exemple, une charge complète à la batterie,
charge que Ton fait à intensité normale et que l'on arrête lorsque
la tension a atteint et est restée quelque temps çur le palier supé-
rieur de la courbe. En opérant ainsi on n'a pas à craindre une sulfa-
tation accidentelle.
La charge des batteries-tampon se fait comme celle des batteries
à poste fixe, en mettant en tension avec le réseau de distribution un
survolleur shunt, ainsi qu'il estreprésenté enfigure 497. Le calcul de
ce survolteur se fait comme il a été indiqué pour les batteries à
poste fixe.
Cette façon de charger est la plus fréquente. Cependant on adopte,
dans quelques petites usines, la charge par parties. Aux tramways
de Brockenzell-Tettnang\ par exemple, on charge la batterie-tam-
pon directement par la génératrice en mettant en tension deux
groupes de la batterie divisée en trois parties, ainsi qu'il a été décrit
déjà pour les batteries à poste fixe.
Sur remploi des batteries-tampon avec survoltears. — Si la pré-
sence d'une batterie-tampon sur un réseau de distribution à charge
i. VÊclairaqe éleclnque, t. XIlï, p. 79 ; 9 octobre 1897.
BATTERIES-TAMPON 823
variable rend beaucoup plus constants et la tension et le débit des
génératrices, ce réglage n*est cependant pas parfait, comme on Ta
vu nettement d'après la méthode graphique. La tension notam-
ment est encore assez variable et ne pourrait être admise sur un
réseau d'éclairage. La batterie-tampon seule, qui a pour elle l'avan-
tage de la simplicité, trouve son emploi sur un réseau alimentant
exclusivement des tramways ou des moteurs. Mais, dans le cas où le
réseau doit assurer, en outre, un service d'éclairage, il faut adjoindre
à la batterie des organes régulateurs.
Ceux-ci peuvent être des régulateurs automatiques agissant sur le
réducteur, tel le système Thury décrit dans un précédent chapitre.
Maisces organes ne possèdent pas l'instantanéité d'action suffisante ;
or on sait que c'est très brusquement (à cause des démarrages) que
varie la charge d'un réseau de tramways.
S.-C.-C. Currie ' a proposé le dispositif suivant, en vue de régu-
lariser la charge du moteur de commande de la génératrice : sur
l'arbre même de la génératrice principale, on monte une seconde
génératrice à enroulement compound. L'enroulement série de celte
dernière est placé dans le circuit de la génératrice principale, et il
tend à diminuer le champ produit par l'excitation shunt. La batterie
d'accumulateurs est placée en dérivation sur la génératrice
auxiliaire.
Quand rintensité delà génératrice principale tend à augmenter,
la tension de la dynamo auxiliaire diminue, de sorte que la batte-
rie se décharge dans celle-ci qui agit comme moteur et fournit
l'excès de puissance demandé. Dans le cas contraire, la batterie
charge, et il y a absorption de la puissance en excès.
Mais ce n'est là qu'une solution imparfaite et qui entraîne des
pertes d'énergie.
La solution du problème est résolue par l'adjonction à la batterie-
tampon d'un survol teur placé dans son circuit et dont le rôle est de
compenser les petites variations de tension de la batterie, de façon à
rendre constante la tension du réseau, quelles que soient les varia-
tions de l'intensité de celui-ci.
a) Survolteur à excitation shunt. — Outre l'emploi que l'on fait
couramment de celui-ci pour la charge, signalons son utilisation
dans un procédé de régulation automatique imaginé par M. Thury.
On intercale dans le circuit de la batterie-tampon l'induit du sur-
1. V Éclairage éleclAque, t. V, p. 518; 14 décembre 1895.
HU
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Tolteur actionné par un moteur électrique branché sur les barres à
potentiel constant du réseau de distribution.
Le courant d'excitation du sunrolteur est également dérivé sur ces
barres et traverse, en outre, un rhéostat réglable àTaide d*un régu-
lateur Thury, semblable à celui décrit précédemment (le réducteur
étant remplacé par un rhéostat circulaire). Suivant que la tension
tend à monter ou à descendre, le régulateur fait varier le courant
d'excitation qu*il peut inverser également, de sorte que Tinduit du
Fio. 538. — Dispositif de la « Gould Slorage Battcry Co ».
survolteur ajoute ou retranche sa tension plus ou moins grande à
celle de la batterie, qui prend alors successivement les positions d^
déchargé ou de charge, selon les variations d'intensité du réseau; il
en résulte que la tension aux bornes peut être maintenue constante,
ainsi que le débit de la génératrice.
La figure 538 représente une disposition adoptée par la «Gould
Storage Battery Company* ». MestTinduit d'une génératrice auxi"
liaire dont la force électromotrice s oppose au passage du courant
dans l'excitation /*du survolteur. L'excitation S de la dynamo auxi-
liaire est traversée par un courant proportionnel à celui du réseau (à
cause de la présence du rhéostat r). La force électromotrice du sur-
volteur s'oppose à celle de la génératrice G. Comme la dynamo
auxiliaire s'oppose au passage du courant dans fei que sa tension
varie proportionnellement à l'intensité extérieure, la tension du sur-
volteur doit varier en sens inverse de celle-ci. Quand l'intensité exté-
rieure diminue, il y a augmentation de la force électromotrice du
survolteur et, par suite, charge de la batterie. Avec l'augmentation
d'intensité extérieure, au contraire, la batterie décharge, les varia-
1. Brevet du 12 juin i900.
BATTERIES-TAMPON
825
lions étant proportionnelles dans les limites de saturation magné-
tique de l'excitation de M.
Le procédé HighGeld ^ se rapproche du précédent. La figure 539
indique le schéma du montage. Le survolteur c a son induit dans le
circuit de la batterie. Son excitation d est placée dans un circuit
dérivé qui renferme la petite dynamo auxiliaire h à excitation shunt
et calée sur le même arbre que le survolteur. Lorsque tend à bais-
ser la tension sur le circuit gh^ la tension de b devient supérieure
à celle de la batterie, et le courant qui traverse d provoque au sur-
l'I'H-
<^
r'^MmHHfr-
\fMUMt'
Hif-
Fio. 539. — Procédé Highfield.
Fio. 540. — Batterie-tampon
et survol teur-série.
volteur une force électromotrice de même sens que la batterie, ce
qui relève la tension. Dans le cas contraire, le courant in verre dans
d provoque une diminution de la tension du réseau qui tend à
s'élever.
b) Survolteur à excitation série. — Dans ce cas, les connexions entre
la génératrice, la batterie et le survolteur sont représentées par la
figure 540. L'induit et l'excitation série du survolteur sont placés dans
le circuit de la batterie. Lorsque la tension du réseau s'élève, un cou-
rant de charge passe dans la batterie et provoque dans le survolteur
une tension qui s'ajoute à celle de la génératrice. Si la tension
s'abaisse, le survolteur, traversé par un courant inverse, prend une
tension de même sens que celle de la batterie dont il provoque la
décharge.
Parmi les applications, signalons celle de l'usine de Bercy* (Métro-
politain). Chaque survolteur à excitation série a une tension variable
de — 25 à -{- 25 volts pendant le fonctionnement en tampon ; un
1. Brevet anglais 537, du 10 janvier 1899.
2. L'Industrie électrique^ 25 novembre i902.
826 l'ES ACCUMULATEURS ÉF^ECTRIQUES
enroulement shunt permet en outre d'élever à 130 volts la tension
lorsqu'on veut chapfter la batterie. Celle-ci comprend 270 éléments
Tudor de 1.600 ampères-heures au régime d'une heure.
Si on suppose constantes la force électro motrice E'. et la résis-
tance r de la batterie, la variation de tension de la batterie pour un
courant { est rV. Par conséquent, si on veut maintenir constante la
tension du réseau, il fautque la force électromotrice E| du survoUeur
compense à chaque instant la perte rV plus celle r^i' due à la résis-
tance du survolteur lui-même.
Cette condition peut s'écrire :
E, r= [r + T^) i = ki\
ce qui signifie que le survolteur série doit travailler dans la partie
droite, au-dessous du coude de la caractéristique. L'équation ci-des-
sus permet de calculer le survolteur.
11 est à remarquer que ce système ne peut être employé qu'avec
une génératrice à caractéristique tombante (dynamo shunt ou
dynamo compound modifiée spécialement). De plus, le réglage n^est
pas parfait. On sait en effet qne la force électromotrice et la résis-
tance intérieure de la batterie varient entre certaines limites.
On peut, il est vrai, remédier aux variations lentes de ces deux
facteurs, comme l'a proposé P. Girault*, soit en intercalant une
résistance R du même ordre de grandeur que celle de la batterie, de
façon à rendre moins sensibles les variations de celle-ci, soit mieux
encore en prenant pour le survolteur une constante k un peu plus
élevée que celle calculée et en shuntant alors l'enroulement
série par une résistance qui peut être réglée avec un rhéostat,
d'après les variations de E' et de r\
Le survolteur série peut être employé également, comme Ta proposé
C.-O. Mailloux'-*, en disposant l'excitation série dans le circuit de
ligne. La figure 541 montre la disposition employée; la batterie E est
en série avec l'induit B d'un survolteur dont l'enroulement série S
est traversé par le courant total fourni à la ligne LL'. G est la géné-
ratrice. La force électromotrice du survolteur, proportionnelle à
l'intensité du réseau, dans les limites de saturation, est de sens op-
posé à celle de la génératrice et tend à décharger labatterîe. Quand
rintensité extérieure est faible, la batterie peut se charger; elle
1. Llnimtrie électrique, t. VIll, p. 213; 25 mii 1899.
2. Brevet du 24 juin 1890.
BATTERIBS-TA.MPÔN
827
décharge au contraire quand, Tintensité extérieure augmentant,
le survolteur élève la tension du circuit de la batterie.
Fio. 541. — Dispositif Mailioux.
c) Survolteur à excitation compound, — Dans ce cas, le montage
est celui représenté en figure 542. G est la génératrice (à excitation
en dérivation) ; B, Tinduit du survolteur dont F et f sont les exci-
tations série et shunt; R est un rhéostat et S un inverseur permet-
tant d'ajouter ou de retrancher les deux excitations ; M et N sont des
moteurs sur le réseau.
(B)
EI=
4
Fio. 542. — Batterie-tampon et survolteur-compound.
Avec M. Lamar Lyndon^, étudions le fonctionnement dans ce cas.
En marche normale, Texcitation shunt produit une force éleclro-
motrice de même sens que celle de la batterie. Eq étant la tension de
la génératrice, E^ et V celles de la batterie et du survolteur, on a :
Eo-V = Ea (8)
lorsque aucun courant ne passe dans la batterie. Lorsque l'intensité
d'utilisation croît, Eq s'abaisse et il y a décharge de la batterie. Ce
courant de décharge traversant Tenroulementsérie, il y a production
1. Transactions of Ihe American Insliluie of Elecirical Engineers^i. XVÏII.
828 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
d'une force électromotrice additionnelle, ce qui accentue encore la
décharge. La batterie aide ainsi d'autant plus la génératrice que
Tintensité d'utilisation est plus élevée, de sorte que la tension de la
génératrice remonte à nouveau vers sa valeur normale. Quand l'in-
tensité extérieure baisse, c'est un courant de charge qui se produit,
accentué par l'excitation série qui donne alors une tension opposée
à celle de Tenroulement shunt.
En réalité, il n'y a pas de changements d'état proprement dits,
mais plutôt des tendances à ceux-ci, tendances immédiatement con-
trariées lors de leur production.
]q et Ix étant les intensités du réseau et de la génératrice, l'induit
et l'excitation série du survolteur devront être calculés pour une
intensité correspondante au maximum de I^ — I,.
Appelons :
la, l'intensité moyenne du réseau;
Em) la tension maxima de la génératrice ;
Ea, la tension de la batterie à vide ;
£„, la tension normale .de la batterie;
h, la constante de chute de tensionde la génératrice, dont la carac-
téristique est supposée une ligne droite ;
R, la résistance intérieure de la batterie ;
A, la tension de l'induit par ampère-tour inducteur, en supposant
une perméabilité constante ;
N, le nombre d'éléments de la batterie = -^•
Le nombre de tours T de l'enroulement série est donné évidemment
par l'équation :
ni = RI,
d'où
Quand l^ = lo» il ï^'y ^ aucun courant dans la batterie, et
d'où
,^^E«-V-E„^ (11)
Dans le cas où l'enroulement shunt est en dérivation sur le réseau,
toutes ces valeurs sont des constantes, et P est constant pour toute
BATTERIES-TAMPON 829
valeur donnée de Ea, quelle que soit Tintensité extérieure. Le sur-
volteur fait agir la batterie comme si elle n'avait pas de résistance
intérieure.
Dans le cas où Tenroulement shunt est, au contraire, placé en
dérivation aux bornes de la batterie, on a :
1? XM« _L T M V
..= ^" ^v (12)
Ici, le courant de la génératrice varie avec le courant extérieur.
En général, on prend, pour la tension Y du survolteur corres-
pondant à la tension normale de la batterie, une valeur faible, 5 à
10 volts par exemple. L'excitation shunt doit cependant être capable
de maintenir Téquation (10), quand E'' estminima, ainsi queTéquation
suivante :
E,„-M^ + V = Eam«, (13)
lorsque E^ est maxima, Texcitation étant alors inversée et la tension Y
opposée à celle de la batterie, ce qui est le cas de la charge.
Comme
Ea max ^^= ^ ,l»rta»
on a évidemment
V„., =0,15 Ea — V,
dans le cas de l'excitation dérivée sur le réseau, et
V 0^1 ^Eg y
quand l'excitation est prise sur la batterie.
Pour la valeur de Vm*. correspondant à Ea mio) on a de même
V™„ = 0,lEa + V
dans le premier cas, et
dans le second, car on sait que
1 8
Ea min ^= Ea "T" =. 0,9Ea>
830 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Ces considérations permettent de calculer Tenroulement shant
ainsi que son rhéostat qui doit être capable de faire varier la tension
par degrés n'excédant pas 3 volts.
[^ puissance du moteur de commande doit correspondre à la puis-
sance maxima du survolteur qui survient quand la batterie, à sa
tension minima, débite son courant maximum. A la décharge à [^,
la tension du survolteur est égale à 0,iEa + ^^ + TAIm>, de sorte
que la puissance maxima est :
l^ (0,lEa + V + TW««).
En pratique, comme ce maximum ne dure que très peu de temps,
on donne au survolteur 70 0/0 de cette puissance calculée.
Si le survolteur est monté dételle façon qu'en fonctionnement nor-
mal sa force électromotrice due à l'excitation shunt s'oppose à la
force électromotrice de la batterie, on a :
E«,~Mx = Ea-V (iV
et le nombre d'éléments de la batterie doit être plus grand que dans
le cas précédent. Dans cette hypothèse, Fintensité du courant fourni
par la génératrice est :
Em + "iT"- — lo "^ — Ea
I — tut Ëî« fiW
Cette équation indique que le montage serait irrationnel, puisque
l'intensité de la génératrice varierait en raison inverse de l'intensilé
extérieure, ce qui exposerait la batterie à une décharge excessive
au moment du maximum d'intensité.
Le mode d'emploi des survolteurs compound avec batteries repo-
sant sur la variation de tension de la génératrice avec Tintensité,
exige que cette génératrice soit une machine en dérivation ou une
machine compound transformée comme il a été indiqué précédem-
ment. La batterie et le survolteur peuvent être placés sur un feeder
de tramway, au point de chute maxima. La batterie peut aussi aider
l'usine génératrice aux pointes du diagramme de consommation, à
condition de manœuvrer le rhéostat quand Ea s'abaisse.
Les survolteurs étant à grande intensité età faible tension exigent
des surfaces de collecteurs et de balais beaucoup plus grandes pro-
BATTERIES-TAMPOxN
831
portionnellement quedansles machines ordinaires. Pour cette raison,
et afin d'utiliser les dimensions courantes de collecteurs et de balais,
on emploie souvent deux collecteurs placés de chaque côté de Tin-
duit et reliés en parallèle.
En résumé, le survolteur compound est automatique dans certaines
limites de charge de la batterie. Le courant de la génératrice variera
cependant lors d'une varia- ^--^ ^ — ^^ ^ — v
lion sensible de la tension \^ IA-I I ^ I
de la batterie, à moins qu'on
ne manœuvre le rhéostat de
manière à ramener Ea + V
à sa valeur normale.
Une variation brusque
d'intensité extérieure affec-
tera cependant les lampes
et influera un peu sur le
d ébit de la génératrice par
suite du retard d'aimanta-
tion dans le champ du sur-
volteur. A ce point de vue,
le survolteur compound est
inférieur aux survolteurs
différentiels et à courant
constant. Comme fonctionnement, il est semblable
M®^
FiG. 543. — Schéma de tableau pour batterie
et survolteur-compound.
au survolteur
série, mais exige un nombre d'éléments un peu plus faible dans la
batterie.
On trouvera en figure 543 le schéma des connexions d'un tableau
de tramways avec ce mode de survolteur. Les connexions du volt-
mètre V n'ont pas été représentées pour simplifier ; elles permettent
de lire la tension de la batterie, celle de la batterie et du survolteur,
et celle de la génératrice. Les ampèremètres A et B indiquent res-
pectivement les intensités passant dans la batterie et dans la géné-
ratrice.
d) SurvoUeur différentieV , — L'emploi de celui-ci est indiqué sur
les réseaux de tramways ou de moteurs quand la charge varie ins-
tantanément et dans de grandes limites.
La figure 544 représente la disposition imaginée par Pirani : ici on
a ajouté au survolteur un enroulement shunt f qui est opposé à l'en-
1 . Lamar Lyndon, loc. cit.
832
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
roalement série S et tend à produire une force électromotrice de
même sens que celle de la génératrice. A intensité normale, les deux
excitations s'équilibrent; lorsque Tintensité extérieure augmente,
Fio. 544. — Dispositir Pirani.
Tenroulement série prédomine et la batterie décharge ;elle charge au
contraire quand l'intensité extérieure baisse, Tenroulement shunt
devenant prédominant.
Ce dispositif est appliqué aux tramways de Poitiers et de Fontai-
nebleau.
La figure 545 se rapporte à Temploi le plus répandu du survolleur
différentiel d'après le brevet J.-B. Entz, du 16 mai 1899.
Sf S2
® é
MO MO
L'
FiG. 345. — Dispositif Entz.
Le survolteur B a son excitation shunt avec rhéostat R en dériva-
tion sur le réseau. S, et S, sont des enroulements traversés respec-
tivement par le courant de la génératrice et celui du réseau. Ils
agissent ensemble pour produire une force éléctromotrice opposée
à celle de /*.
Le dispositif tendant à maintenir le courant de la génératrice
BATTERIES-TAMPON 833
constant, on peut considérer que S^ reste constant. A intensité nor-
male
/—Si— 82 = 0
et, la force électromotrice du survol teur étant nulle, la batterie
ne sera traversée par aucun courant. S^ variant proportionnellement à
rintensité du réseau, toute augmentation de celle-ci donnera lieu à
une décharge, et toute diminution, aune charge de la batterie. On se
trouve ainsi dans les mêmes conditions qu'avec le système Mailloux,
à condition de comparer dans celui-ci l'excitation shunt à Texcita-
tion f — S^.
Le but de Tenroulement S^ est d'empêcher l'équilibre de se dé-
truire lors d'unevariation considérable de la force électromotrice de ]a
batterie. Si celle-ci est plus faible que la normale, elle ne déchargera
pas assez rapidement, et la génératrice tendra à fournir un courant su-
périeur au courant normal ; mais .alors, la bobine S^ étant également
traversée par ce courant plus élevé, la valeur/* — S^ diminue et la
batterie tend à décharger davantage.
De même, si la force électromotrice de la batterie est supérieure à
sa valeur normale, la batterie tendra à se décharger trop rapidement ;
mais alors la réduction du courant dans S^ s'y opposera.
Le système est donc absolument automatique. Le rhéostat R per-
met de faire varier l'excitation en dérivation /* pour compenser les
changements de force électromotrice de la batterie.
Ce système trouve son application dans les réseaux mixtes d'éclai-
rage et de moteurs; les feeders d'éclairage sont reliés au réseau
entre le survolteur et la génératrice ; ils ne subissent ainsi aucune
fluctuation. Les feeders qui peuvent subir des fluctuations sans incon-
vénient sont reliés au delà du survolteur.
Ce suryolteur peut être employé avec les génératrices compound.
Le calcul du survolteur se fait de la façon suivante : Quand l'in-
tensité est normale, il ne doit y avoir aucun courant dans la batterie,
et la tension du survolteur doit être nulle.
N étant le nombre d'éléments, la tension normale est 2N, et la
tension maxima de la batterie chargée, 2,3N. La tension due à l'ex-
citation shunt ne doit pas être inférieure à :
2,3N — 2N = 0,3N.
Désignons par :
Em, la tension maxima de la génératrice ;
53
83* LES ACCUMULATEURS Éi.ECTRIQUES
Ea, la tension delà batterie;
Y, la tension due à Texcitation shunt du survolteur;
Ix, rintensité du courant de la génératrice;
R, la résistance dé la batterie et de Tinduit du survolteur;
i^ , le nombre de tours de la t)obine S, ;
/j, le nombre de tours de la bobine S^;
lo, rintensité du courant extérieur ;
K, la tension produite par ampère-tour d'excitation du survolteur;
h, la chute de tension de la génératrice par ampère.
En prenant d'abord I« comme intensité moyenne de la généra-
trice,
E/n — hlx = Eo
est la tension normale aux bornes de la batterie et de son survolteur.
Si la génératrice est compoundée :
A =0,
et, si elle est hypercompoundée, h est[négatif, de sorte que Ton a :
E;„ -L/iI,=Eo.
Comme la tension du survolteur doit être nulle quand !« est égal
à rintensité moyenne de la génératrice, on a :
d'où
Quand l'intensité extérieure crott,la tension due aux bobines série
doit dépasser celle de l'excitation shunt Y d'une quantité égale à la
perte en volts dans le circuit de la batterie. On doit donc avoir :
K(<Jx + yo) = Y + R(Io-Ix). (17)
Comme I^ doit rester constant, l'accroissement de la force magné-
tomoirice série doit être donné exclusivement par la bobine S,, ce
qui implique la condition :
Ces équations permettent de calculer les trois enroulements.
BATTERIES-TAMPON 835
L^excitation shunt étant prise sur la ligne, on a :
ILtilx + Ktjlo - V + Ea + RIx - Rio - E,„ + hl^ = 0, (19)
d*où on déduit, en remplaçant K^, par sa valeur R,
I V 4- Effl — Eg .
équation qui montre bien que h est indépendant de l'intensité exté-
rieure pour une valeur donnée de Ea.
Si, au contraire, l'excitation shunt est prise aux bornes de la bat*
terie, Y est alors variable et peut être exprimée par :
VEa -f VRÎo — VRU
(2i)
en appelant E„ la valeur normale de la tension £«•
L'équation (19) devient ainsi :
4- Ea + RIx - Rio -E,n + AI* = 0, (22)
d'où
V V , VE« VRI,
'x = ^" vb" (23)
VR
qui montre que Ix varie avec U ; mais il varie peu, car le facteur -=—
est très faible. Quand la batterie est à Tétat normal, on a En == E», et
rintensité Jx est alors :
V X5Lo
Ix= "^ ^^ VR- (^^)
Kf^ + R + ^ + -£
Dans la pratique, on munit très souvent ce type de survolteur
d'un interrupteur permettant la mise en court-circuit des bobines S|
et S) pour pouvoir e ffectuer la charge rapide au moyen de la seule
excitation shunt.
Comme, en général, la puissance maxima de ce survolteur n*est
836
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Fio. 546. — Survolteur différentiel
et génératrices compound.
atteinte que rarement et pendant peu de temps, on ne compte que
les 70 centièmes de la puissance calculée.
Dans le cas où les génératrices sont compound, la bobine S^ est
quelquefois insérée entre l'équilibreur et les barres -omnibus positives
{fig. 546). La bobine, quoique n'étant pas traversée par le courant
total de la génératrice,
donne néanmoins une
force électromotrice pro-
portionnelle à ce courant,
puisqu'elle est placée en
parallèle avec les enrou-
lements série de la géné-
ratrice. Dans le calcul
de S,, il est alors néces-
saire de connaitre la chute de tension des enroulements série. Ce
mode de connexions est préférable lorsque le courant des généra-
trices est grand par rapport au courant maximum de la batterie ; il
en résulte une diminution du diamètre du fil.
Le survolteur différentiel donne, en cas de surcharge, un courant
instantané beaucoup moins élevé de la génératrice que le survolteur
compound, à cause de la self-induction des bobines S^ et S^, par les-
quelles passe le courant total. L'avantage est moindre quand où
emploie le montage de la figure 546, car il n'y a plus à considérer
alors que la réactance de la bobine S^, qui est ordinairement beau-
coup plus faible que celle de S|.
Dans les réseaux à basse tension, lorsque V est très petit et U très
grand, il peut être nécessaire d'employer des collecteurs doubles
comme il a été dit pour le survolteur compound.
La figure 547 se rapporte au tableau de distribution avec survol-
teur différentiel. Ce tableau permet les différentes combinaisons
suivantes :
1** La génératrice alimente directement le réseau, le survolteur
étant hors de service ;
2° La génératrice alimente le réseau, la batterie étant en parallèle;
3"* Le survolteur et la batterie en série sont dérivés sur la ligne,
les bobines d'excitation étant en service ;
4** Le survolteur est en série avec la batterie ; mais son enroule-
ment série est mis en court-circuit et la batterie se charge.
e) Survolteur à intensité constante^. — Le survolteur compound,
\, LamarLyndon, toc. cit.
BATTERIES-TAMPON
837
OU différentiel, convient aux réseaux à longue ligne où la perte de
charge est considérable. Il maintient alors la tension constante où
il est branché, quelle que soit l'intensité extérieure. Quand la ligne
est courte et la perte de
charge faible, il vaut mieux
souvent laisser baisser la
force électromotrice en cas
d'intensité extérieure trop
élevée. Les démarrages de
moteurs, causes de cette
élévation d'intensité, pren-
dront un courant plus faible
si la tension diminue. C'est
le cas des installations pri-
vées à départs et arrêts fré-
quents, comme par exemple
les ascenseurs. Le survol-
teur à intensité constante
est alors celui qui convient
le mieux. La figure 548 in-
dique ce genre de montage :
G est la génératrice; B,
rinduit du survolteur;. E,
la batterie; S, Texcilation
série; /* Texcitation shunt; S^, l'interrupteur de mise en court-
circuit de l'excitation série ; R,le rhéostat d'excitation shunt.
L
Fio. 547. — Tableau pour batterie
et survolteur différentiel.
:§: (Jin Àfâ
m
L|
FiG. 548. — Survolteur à intensité constante.
La charge figurée à gauche est supposée fixe et nécessite une ten-
sion constante. Celle de droite, représentée parles moteurs M, M, est,
au contraire, soumise à de grandes variations.
838 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Le courant de ces moteurs passe entièrement dans TinduUet dans
les bobines série du survol teur, qui n'a jamais à s'inverser. La ten-
sion appliquée aux moteurs dépasse celle de la charge fixe d*uQe
quantité égale à la tension du survolteur.
L'excitation shunt produit une force électromotrice de môme
sens que celle de la génératrice; l'excitation série est opposée à
celle-ci. Lorsque l'intensité dans les moteurs tend à augmenter, la
génératrice tend à envoyer un courant plus élevé dans l'induit et
dans l'excitation série du survolteur qui diminue de tension. Dans
ces conditions, la génératrice fournit une intensité constante.
Le survolteur ne supporte ici que le courant soumis aux fluctua-
tions et non le courant total, comme dans le cas des survolteurs
série, compound et différentiel. Le survolteur à intensité constante
est ainsi de moindres dimensions.
Appelons :
Em, la tension maxima de la génératrice ;
Eo, la tension normale de la ligne à gauche du survolteur, du côté
de la génératrice ;
E,i, la tension normale de la batterie ;
Ej., la tension de la batterie dans ses diverses conditions de
charge ;
Eft, la tension du survolteur ;
V, la tension due à la bobine shunt pour la tension normale de la
batterie ;
/, le nombre de tours de l'enroulement série;
I«, l'intensité du courant de la génératrice au réseau de moteurs ;
lo, l'intensité du courant extérieur ;
H, la résistance de la batterie ;
r, la résistance de Tinduit et de l'excitation série du survolteur ;
K, la tension par ampère-tour dans l'excitation du survolteur ;
N, le nombre d'éléments de la batterie ;
h, la chute de )a tension de la génératrice par ampère.
La tension minima de la batterie doit être égale à celle de la
génératrice, puisque la batterie doit pouvoir fonctionner, soit seule
à certains moments pour assurer l'éclairage, soit directement en
parallèle avec la génératrice, en mettant le survolteur en court-
circuit par Finterrupteur Sj. On doit donc avoir :
N = ^.
BATTERIES-TAMPON 839
Le nombre d'éléments de réduction est :
^-è=h-t^='''''^
La tension maxima de la batterie est 2,5N ; sa tension moyenne, 2N.
La tension due à Tenroulement shunt doit être prise égale à
2,5N — Eo.
Pour rintensité extérieure normale et la batterie à son état moyen,
la tension du survolteur est :
Ea - Eo + rljc (25)
et la batterie reste au repos ; donc :
V - Ktljc = Ea — Eo 4- Hx, (26)
et
y _ Eg + Eo - rix ...^
ce qui détermine le nombre de tours /, la perméabilité étant sup-
posée constante. Cette tension V correspondant à la tension nor-
male Ea de la batterie deviendra pour la force électromotrice Ex :
VEo: - VRlo + VRlx
Ea
L'équation (26) se transforme alors en :
VEx - VRIo + VRIx _ j^^j^ ^ E^ + R^,^ _ ,;)
_ (Eo - /tb) + rix, (28)
d'où
^_e, + ^^,.(„-B)
lx = "^ VH - (2î))
Kt + h + h + r-^Y"
Cette équation montre que l'intensité de la génératrice L varie
avec rintensité extérieure lo, la régulation étant d'autant meilleure
que V est plus élevé.
Si l'enroulement shutît est branché en dérivation sur les barres-
840
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
omnibus de la génératrice, V reste constant, et Téquation (28)
devient :
V - Kt\^ = Eor + R (U - ïo) - (Eo - Mjc) + rlx, (30)
d'où
Eo ^ Eg, + V + Rîo
'"~ Kt + n + h -\-r '
(31)
Dans ce cas, on voit que la régulation est moins bonne que dans le
cas où Tenroulement shunt est branché aux bornes de la batterie.
^E 1 1
FiG. 549. — Disposition des éléments de réduction.
Le courant de la génératrice varie avec E^ ; mais on sait que cette
valeur n'éprouve pas de variation subite. Elle ne varie que très peu
(5
■1^
9" y"
FiG. 550. — Disposition des éléments de réduction.
si la batterie est employée pour la régulation. Mais, si elle sert à
alimenter pendant les heures de faible débit, ou si elle aide la g-éDé*
ratrice à supporter la pointe, elle varie de 2,5N à 4,8N, et on doit
agir sur le rhéostat pour le réglage.
Les éléments de réduction peuvent être disposés comme Tindiquent
les figures 549 et 550. Dans la première, tous les éléments sont en
série quand le réducteur est sur le dernier élément. Lorsque la
BATTERIES-TAMPON
841
batterie doit alimenter seule le réseau, le réducteur doit être
manœuvré de façon à mettre en série le nombre d'éléments corres-
pondant à la tension normale du côté génératrice. La variation de
Fio. 551. — Tableau pour batterie et survolteur à intensité constante.
tension du côté des moteurs est alors de 2,5N à i,8N. La disposi-
tion de la figure 550 est préférable; il n'y a que le corps de batterie
de champ
W.1
a6 i_a-p™*;
Fio. 552. — TaJ^leau pour batterie et survolteur à intensité constante.
branché sur les moteurs ; la batterie est reliée au côté génératrice
par le réducteur S^ . Comme il y a moins d'éléments en série sur les
moteurs, la tension de ceux-ci est moindre, ainsi que la fluctuation
maxima. Dans ce dernier cas, si on veut alimenter l'éclairage et les
842
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
moteurs par la génératrice seule, il faut avoir soin d'isoler la Laiterie
du réseau pour ne pas mettre en court^circuit les éléments de réduc-
tion. On relie alors les deux barres-omnibus par un interrupteur à
fiches et Tinterrupteùr S^ {flg. 548).
Les connexions d'un tableau, dans le cas d'une installation d'éclai-
rage et d'ascenseurs avec génératrice, batterie et survolteur à cou-
rant constant, sont représentées par la figure 551, dans laquelle on
n'a pas tracé les connexions des ampèremètres et voltmètres pour
ne pas compliquer. Un voltmètre est relié aux barres du réseau
d'éclairage, (/autre, muni du commutateur N, permet de prendre
la tension totale de la génératrice et du survolteur.
FiG. 553. — Survolteur à vitesse variable.
A est un disjoncteur à^ maximum; H, un disjoncteur à minimum;
G, un dispositif de démarrage des moteurs; F, un interrupteur
d'excitation permettant d'inverser l'enroulement shunt du survol-
teur ; V est l'enroulement shunt du survolteur ; Z, son enroulement
série, et S, son induit ; T est le moteur qui commande ce survolteur;
E et H sont les rliéostats d'excitation shunt du survolteur et de la
génératrice.
En fonctionnement normal, les interrupteurs C et M sont ouverts;
les autres restent fermés. C met en court-circuit Tenroulement série
du survolteur ; M isole ce survolteur en reliant entre elles les barres
des moteurs et de l'éclairage.
Dans le cas de la disposition indiquée en figure 550, le tableau peut
être représenté schématiquement par la figure 552.
Le survolteur à courant constant peut être employé avec toutes les
génératrices. Le facteur h variera dan? les différents cas ; nul dans
BATTERIES-TAMPON 843
le cas d'une génératrice à tension constante, il deviendra négatif si
la machine est hypercompoundée.
f) Survolteur.à vitesse variable. — Lamar Lyndon a décrit nn sup-
volteur dont la tension varie par suite de variations de vitesse. La
figure 553 montre la disposition employée : M est le moteur de com-
mande du survolteur ; son excitation shunt est reliée aux bornes de
la batterie ; le survolteur est également à excitation shunt.
Le courant part de la génératrice, traverse le survolteur qui élève
la tension, puis passe dans Tenroulement série du moteur de com-
mande pour aller aux barres des moteurs. La batterie est placée
en dérivation sur ces barres. L'excitation série du moteur est dans
le même sens que l'excitation shunt.
Dans les conditions normales, la tension totale de la génératrice et
du survolteur suffit juste pour envoyer le courant exigé par le réseau,
et la batterie reste au repos.
Si l'intensité extérieure vient à croître, l'excitation série du
moteur M va tendre à augmenter ; par suite, la vitesse de ce moteur
va tendre à diminuer, et avec elle diminuera la force électro motrice
du survolteur. Une des causes de cette diminution est la tendance
du moteur à agir comme générateur. Cette cause est très impor<-
tante, car tandis que le changement de vitesse exige un temps appré-
ciable, l'augmentation du champ du moteur se fait instantanément
dès que l'intensité extérieure augmente, et le moteur devient pour
un instant générateur, aidant ainsi la génératrice principale et pro-
duisant un courant proportionnel à l'augmentation de l'intensité
extérieure.
Une faible variation de vitesse donne une variation notable de la
force électromotrice du survolteur, celle-ci variant à peu près pro-
portionnellement au carré de celle-là. En effet, en outre du chan-
gement de vitesse, il se produit une variation d'excitation shunt, qui
agit dans le même sens pour faire varier la force électromotrice.
Sur remploi des batteries-tampon avec les commutatrices. —
Depuis plusieurs années, le cas se présente assez fréquemment de
stations centrales de tramways qui sont, en réalité, des sous-sta-
tions de transformation. Recevant du courant alternatif à haute ten-
sion, elles le transforment en courant continu de 500 à 600 volts à
l'aide de commutatrices. Pour celles-ci le problème se pose, tout
comme pour les génératrices à courant continu, de la régularisation
de la charge. On ne peut songer ici à disposer une batterie-tampon
844
LES ACCUMUI^VTEURS ÉLECTRIQUES
en parallèle avec la commutatrice ; cette batterie n*aurait en elTet
aucune action, puisqu'une commutatrice, n'ayant pas de réaction
d'induit, possède une caractéristique horizontale : sa tension ne
varie pas en fonction de l'intensité.
Dans ce cas, la batterie-tampon doit être complétée par un survol-
teur. A priori^ l'emploi du survolteur différentiel tel qu'il est repré-
senté en figure 544 peut paraître parfait. M. J-. Pagliano ^ a montré qu'il
n'en est pas ainsi. Le fonctionnement avec le dispositif Pirani devient.
c
A
^^/i.
,^0
A' -
'^
1
t-rT^yy
FiG. 554, — Méthode graphique Fabry.
en effet, instable, lorsqu'on remplace la génératrice par une commuta-
trice. Avec une génératrice shunt, le régime est stable, car, si le débit de
cette génératrice descend au-dessous de la valeur normale, la tension
à ses bornes augmente de manière à rétablir l'équilibre. Dans le cas
de la commutatrice, le courant débité est bien indépendant du cou-
rant total si le réglage est parfait; mais il suffit de très petites
variations, indépendantes du courant total, telles que variations de
vitesse, d'excitation des alternateurs de l'usine, etc., pour faire pas-
ser tout le débit de la commutatrice à la génératrice ou vice versa.
C'est bien ce que l'on a vérifié en pratique, aux tramways de Mar-
seille notamment, où cette disposition a été essayée. Il ne faut pas
oublier que le circuit commutatrice, batterie-survolteur a peu de
résistance et pas de réaction d'induit, de sorte qu'une faible force
électromotrice y fait naître des courants intenses.
Au contraire, le montage Entz, représenté en figure 545, donne toute
stabilité grâce à la présence de l'enroulement supplémentaire S4,dont
nous avons expliqué le rôle. Il est facile d'ailleurs de s'expliquer ce
rôle par la méthode graphique indiquée par M. Fabry et représentée
en figure 534. AB est la caractéristique de la commutatrice, CD la
1 . L'Éclairage électrique, t. XXXVI, p. 321 ; 29 août 1903.
BATTERIES-TAMPON 845
variation de tension du groupe balterie-survolteur en fonction de
rintensité I^ de la commutatrice, en supposant supprimé l'enroule-
ment série-commutatrice S|. Cette courbe monte légèrement, car,
rintensité l« du réseau étant supposée constante, lorsque I^ diminue,
le courant I^ — I*- de la batterie augmente et la tension baisse un peu
par suite de la petite résistance de la batterie. Le point de ren-
contre P, de ces deux lignes se rapporte au fonctionnement normal .
Si la caractéristique AB de la commutatrice devient A'B' par suite
d'une des circonstances examinées plus haut et indépendantes du
courant total, le point de rencontre P, s'éloigne considérablement, et
la répartition de la charge entre la batterie et la commutatrice est
profondément modifiée. Si, au contraire, Tenroulement S| est dis-
posé, la courbe CD devient CD' beaucoup plus inclinée, de sorte que
la stabilité est augmentée.
En pratique, le dispositif Entz appliqué aux tramways de Marseille
a donné des résultats tout à fait satisfaisants, et l'intensité delà com-
mutatrice est presque rigoureusement constante (270 ampères),
tandis que l'intensité du réseau est extrêmement variable (230 à
430 ampères).
La Compagnie l'Industrie électrique de Genève a également créé
un groupe survolteur-dévolteur ^ dont l'induit est placé dans le cir-
cuit de la batterie-tampon, et qui permet de maintenir constante
l'intensité de la commutatrice, quelle que soit l'intensité du réseau.
A cet effet, l'inducteur de ce survolteur porte un double enroule-
ment, l'un à fil fin, pris en dérivation aux bornes de la batterie et
sur lequel agit le régulateur automatique à déclic précédemment
décrit; l'autre enroulement est à gros fil et parcouru par le courant
total dont l'effet instantané est de survolter ou de dévolter la bat-
terie suivant le sens de la variation d'intensité extérieure. Ce der-
nier enroulement effectue donc le réglage instantané, et le régulateur
automatique, dont la course se trouve réduite, n'a plus qu'un travail
d'ajustage à opérer. L'appareil de mesure du régulateur est ici watt-
métrique et non voltmétrique, comme il a été décrit, parce que la
commutatrice possède une tension invariable avec le régime et qu'il
s'agit de maintenir constante sa puissance, et par suite son intensité.
Le système inducteur de cet appareil de mesure est excité par une
dérivation prise sur les barres du tableau ; son système induit mo-
bile est parcouru par le courant total de la commutatrice ou, ce qui
1. VÉclairage électrique, t. XXIX, p. 440; 21 décembre 4901.
g46 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
est plus simple comme construction, par une dérivation de ce cou-
rant prise aux bornes d*une résistance fixe.
Ces groupes survolteurs avec batteries-tampon sont employés
notamment dans les sous-stations de la ligne Porto-Ceresio à Milan
de la Société italienne des chemins de fer de la Méditerranée, ainsi
que dans la sous-station pour éclairage et tramways de Santa Rade-
gonda, de la Société générale italienne Edison, à Milan.
CHAPITRE IV
BATTERIES TRAÏSPORTABLES. -- BATTERIES DE TRAMWAYS
Ces batteries, destinées a être transportées, se distinguent des bat-
teries à poste fixe par deux qualités dominantes : la légèreté et le
faible encombrement. On sait que les grandes capacités spécifiques
(massique ou volumique) ne sont obtenues qu'en sacrifiant sur la
durée des plaques; aussi les éléments transportables donnent-ils lieu .
à des frais d'entretien supérieurs à ceux des éléments à poste fixe.
C'est pour cette raison que Ton n'a pas intérêt à choisir dans tous les
cas les batteries les plus légères. Lorsque la chose est possible, il
vaut mieux choisir des éléments à moindre capacité spécifique, mais
à durée plus grande,
A ce point de vue, en ce qui concerne les batteries destinées à la
traction électrique, nous aurons à distinguer ici les batteries pour
tramways, chemins de fer, bateaux et les batteries pour voitures
automobiles. Nous examinerons spécialement aussi les batteries pour
éclairage des véhicules (trains, voitures, etc.) ainsi que les batteries
pour inflammation des moteurs à explosion et enfin certaines appli^
cations diverses des éléments transporiables.
La traotion par aconmolateurs comparée aux autres systèmes. —
Sans vouloir entrer dans les détails de la traction électrique, qui fait
l'objet de nombreux traités spéciaux, nous croyons utile de donner
ici quelques considérations relatives à l'emploi des batteries d'accu-
mulateurs.
Les batteries d'accumulateurs ont été les premières sources aux-
quelles les tramways électriques de Paris ont demandé leur énergie.
Depuis, de nombreux systèmes sont entrés en concurrence : fil aérien,
caniveau, contact superficiel. De tous ces systèmes, celui à fil aérien
est sans conteste le plus économique dans la plupart des cas. Cepen-
848 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
dant, comme ce système n'est pas possible dans certains parcours des
grandes villes, la traction par accumulateurs reste souvent la plus
avantageuse à employer parmi les différents autres systèmes. Aussi
voit-on fonctionner encore un nombre assez important de lignes à
accumulateurs dans les grandes villes.
C'est que les frais de premier établissement sont moins élevés que
pour le contact superficiel et surtout le caniveau ; d'autre part, une
fraction notable du capital engagé se retrouve sous forme de vieux
plomb. Au point de vue de Tentretien proprement dit, il est vrai que
le contact superiiciel et surtout le caniveau peuvent être supérieurs
au système par accumulateurs; mais, si on tient compte des
dépenses d'amortissement et d'intérêts, ce dernier système peut*
l'emporter dans bien des cas. Ajoutons que la traction par accumu-
lateurs ne demande aucune modification de la voie, qu'elle ne néces-
site pas les nombreux travaux de viabilité imposés par l'installation
ou l'entretien des deux autres systèmes, travaux qui sont une entrave
à la circulation générale et rendent quelquefois très difficile l'exploi-
tation de la ligne, dans le cas de l'entretien. En ce qui concerne
l'exploitation, les voitures à accumulateurs étant absolument indé-
pendantes donnent une plus grande sécurité, un accident à l'usine
n'ayant aucune répercussion sur le trafic. La puissance demandée à
l'usine pour la charge des batteries étant très régulière, et plus faible
que dans les autres systèmes (les accumulateurs pouvant se charger
également la nuit), il en résulte souvent une économie d'installation
et d'exploitation de l'usine.
Lorsqu'il s'agit de lignes à faible trafic, les accumulateurs
p3uvent même être préférés au trolley au point de vue économique.
On a remarqué à Hanov^e^ où l'exploitation par accumulateurs, ou
plutôt l'exploitation mixte, trolley-accumulateurs, a succédé à l'ex-
ploitation par trolley, que les dépenses en combustible par kilomètre-
voiture étaient les mêmes dans les deux cas. En effet, si, d'une part,
la voiture à accumulateurs consomme plus d'énergie électrique
(680 w.-h. par voiture-kilomètre) que la voiture à trolley (420 à
440 w.-h. par voiture-kilomètre), par suite du poids supplémentaire
de la batterie et du rendement de celle-ci, d'un autre côté, l'usine
fonctionnant dans de bien meilleures conditions de rendement avec
les accumulateurs, 1 kilogramme de houille produit 600 à 650 watts-
heures dans ce cas, tandis qu'il ne fournit que 4âo watts-heures dans
1. L'Industrie éleclrique, t. VI, p. 160; 23 avril 1897.
BATTERIES TRANSPORTABLES. — BATTERIES DE TRAMWAYS 849
le cas du trolley, il en résulte que la dépense de houille par voiture-
kilomètre reste sensiblement la même dans les deux cas.
Si on examine les frais d'installation, le prix du kilomètre de
réseau aérien revient, d'après Uppenborn, à 18.500 francs pour voie
simple et à 27.000 francs pour voie double. Comme une batterie re-
vient à 3.750 francs (tes voitures d'Hanovre pesaient à vide 9,4 tonnes,
dont 2,9 tonnes de batterie), il en résulte que, pour un même capital
engagé, on peut installer par kilomètre 5 batteries pour une voie
simple et 7 pour une voie double.
Les dépenses d'entretien de la ligne aérienne peuvent s'évaluer à
5 0/0 d'entretien et de surveillance par kilomètre et par an, 6 0/0 d'in-
térêt et 3 0/0 d'amortissement. En tout 13 0/0. Pour la voie simple,
la dépense annuelle est de 2.405 francs; elle monte à 3.500 francs
pour le kilomètre de voie double. Dans le cas de la batterie, les
dépenses d'entretien s'élèvent à 30 0/0 par batterie et par an, et celles
d'entretien et d'amortissement à 8 0/0. Ces 38 0/0 représentent
1.500 francs par batterie et par an.
On voit donc qu'en tolérant les mêmes dépenses d'entretien pour
l'exploitation à accumulateurs que pour celle à trolley, il est pos-
sible de faire rouler 1,6 voiture à accumulateurs (soit 0,8 dans
chaque sens) par kilomètre de voie simple, et 2,25 voitures (soit 1,13
dans chaque sens) par kilomètre de voie double. ^
Ces chiffres montrent que, dans le cas examiné ici, à la vitesse de
12 kilomètres à l'heure, Texploitation par accumulateurs, d'autant
plus avantageuse que les départs sont moins fréquents, donnera les
mêmes frais d'entretien que l'exploitation par trolley pour des inter-
valles de 6,52 minutes entre chaque voiture de même direction dans
le cas de la voie simple et pour des intervalles de 4,5 minutes dans le
cas de la voie double.
Les chiffres donnés ici ne sont évidemment pas absolus; mais
Tétude de ce cas particulier montre bien que la traction par accu-
mulateurs eât d'autant plus avantageuse que le trafic est faible.
Calcul d'une batterie de tramway. — Étant donné un tramway de
masse totale M non compris la batterie, le problème se pose de dé-
terminer la masse x de batterie capable de faire parcourir à ce tram-
way un trajet aller et retour dont on connaît le profil.
On commence par calculer le travail total nécessité par le trajet
d'une voiture qui aurait une masse totale (batterie comprise) de
i tonne. Dans le trajet total, il y a à considérer, au point de vue des
5i
850
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
résistances à la traction, les parties en palier, celles en rampe ou
en pente, les courbes et les démarrages. En palier, on a pour le tra>
vail t relatif à un parcours de / mètres :
^ = H^ watts-heures,
en appelant /* le coefficient de traction, exprimé en kilogrammes par
tonne. On prend en général comme valeurs de ce coefficient les
valeurs suivantes, variables avec la nature de la voie :
NATCRE DE LA VOIE
COEFFICIENT DE TRACTION EN WLOG. PAR TONNE |
VOITURE AL-TOMOTHICe
rOITCHt imOROCCB
Rails saillants (Viguole)
— à ornière (Marsillon) . ,
— à gorge ( Broca)
9
13
5
8
9
Pour une déclivité égale à h exprimée en millimètres par mètre,
il faudra ajouter au travail précédent
^ S^ watts-heures
selon qu*il s*agira d'une rampe ou d'une pente. Le travail total dans
ce cas devient :
t = —^ (f^ h) watts-heures.
Dans les parties en courbes, il y a en outre à ajouter à /'-j- ^ dans
la formule précédente un effort supplémentaire variable avec le
rayon de courbure, la largeur de la voie, la nature du truck de la
voiture. Cet effort supplémentaire k peut prendre les valeurs sui-
vantes ', relatives à la voie de l"*,44 de largeur :
Rayon de courbure k en kilogrammes
en mètres par tonne
200 4 d*après Desdouils, avec rails Vignole.
150 à 140 6 — —
14 16,5 d'après Perret.
7 25 —
1. Aucamus et Galine, Tramways et Au tomobiles^ p. 6.
BATTEKIIâS TRANSPORTABLES. - BATTERIES DE TRAMWAYS 851
L'énergie totale dépensée sur un parcours de longueur / possédant
une déclivité et un rayon de courbure connus sera :
11 est à remarquer que, sauf le cas très rarement employé où il y
a récupération, on ne devra jamais faire intervenir une valeur de l né-
gative, même dans le cas où, en pente, on aurait :
h>f+k.
Dans ce cas, en effet, la descente se fait en freinant, de sorte que
Ton doit considérer comme nulles toutes les valeurs particulières de
t qw le calcul indiquerait négatives.
Après avoir établi les valeurs de t pour chaque tronçon de la
ligne, la dépense totale d énergie relative à une masse totale de une
tonne sera :
T = S^
Mais il y aura en outre à tenir compte des démarrages. Chaque
démarrage absorbe une énergie égale :
'' =2^5" *■*"'-•'*"'■**'
par tonne, v étant la vitesse exprimée en mètres par seconde.
Si donc le parcours comporte un nombre n de démarrages, Ténergie
totale deviendra :
T + n/ ' = K
par tonne, et on aura par conséquent :
-(M +x)K=i(mxe,
en appelant e Ténergie massique exprimée en watts>lieures par kilo-
gramme d'élément (poids total) pour le type d'accumulateurs que
Ton a choisi et pour un régime correspondant au temps total de la
décharge sur le parcours aller et retour. Cette valeur e est connue ;
c'est une caractéristique du type d'élément. De cette équation, on dé-
duit la masse a? en tonnes de la batterie, tous les autres termes étant
852 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
connus, p est le rendement des moteurs, engrenages compris,
qu'on peut prendre égal à 0,75 environ.
En pratique, on ne calcule quelquefois que la dépense alTérenle
au profil, et on multiplie par un coefficient d'environ 1,25 pour tenir
compte des courbes et des démarrages.
Lorsqu'il s'agit d'un avant-projet, on se contente souvent d'ap-
pliquer la valeur moyenne de la consommation par tonne>kilomèlre.
Les nombreuses expériences faites sur différents réseaux ont montré
que cette valeur est voisine de 50 watts-heures par tonne-kilomètre
(avec variations de 40 à 60 selon le profil plus ou moins accidenté,
l'état et la nature des rails et des voitures). La masse totale de la
batterie se détermine d*après l'équation
50 (M + x) L r= lOOOare,
dans laquelle L représente le parcours total en kilomètres.
Lorsqu'on connaît a\ on détermine la masse d'un élérqent et, par
suite, le type de celui-ci, en divisant parle nombre N d'éléments.
Pour une tension moyenne U à la décharge, on devra prendre :
y =t -—- environ.
i,y
Il est à remarquer qu'en pratique il convient de prendre des élé-
ments de capacité notablement supérieure à celle exigée par un
voyage aller et retour. C'est qu'il est bon de prévoir en effet soit une
consommation plus élevée que la moyenne (mauvais état de la voie,
neige, etc.), soit une diminution de la capacité de la batterie.
Sur le montage des batteries de tramways. — En général, le
poids et l'encombrement dont on peut disposer sont suffisants pour
permettre le choix de plaques assez robustes. On dépasse rarement
pour celles-ci la capacité massique !0 à 12 ampères-heures par kilo-
gramme de plaques dans le cas des éléments à charge lente, et 4 à
6 ampères-heures par kilogramme de plaques pour les éléments à
charge rapide.
Les plaques sont montées dans des bacs en ébonite qui souvent
portent sur deux de leurs côtés des nervures permettant Técartemenl
des bacs voisins et sur leur fond des pieds en caoutchouc souple qui
donnent de l'élasticité et évitent des ruptures en cas de secousses.
Les plaques de même polarité sont soudées entre elles, ce qui est
B.VTTERIES TH^VNSPORTABLES. - BATTERIES DE TRAMWAYS 833
la meilleure disposition ; cependaDt, dans certains cas où la batterie
est toujours facilement accessible, on réunit les plaqués par des
boulons.
Les connexions d'élément à élément sont des barrettes de plomb
soudées, dont la section doit être assez forte à cause des hautes in-
tensités aux démarrages. Dans le cas où les plaques sontboulonnées,
on réunit les éléments par des bandes de cuivre serrées sur les bou-
lons.
Les éléments peuvent être placés soit sous les banquettes, soit
dans une caisse unique placée sous la voiture entre les deux essieux.
Le premier procédé a l'inconvénient de nécessiter une manutention
plus considérable des différentes caisses de la batterie. La figure 555
représente la disposition qui a été employée au début (1892) sur les
tramways de Saint-Denis-Madeleine, Saînt-Denis-Opéra et Saint-
Denis-Neuilly. Les éléments du type T. E. M., au nombre de 108,
sont répartis dans douze caisses en bois, six pour chaque côté de la
voiture. Les 9 éléments d'une caisse sont groupés en tension et
les pôles des petites batteries ainsi formées aboutissent chacun à
une bande de cuivre fixée sur Tune des parois latérales de la caisse.
Dans la voiture, des lames de laiton sont montées à ressort sur des
supports en bois. En introduisant les caisses entre ces lames sur
lesquelles frottent les bandes de cuivre, on établit automatiquement
la mise en tension de toutes les caisses.
Quand une voiture rentre au dépôt pour échanger sa batterie dé-
chargée contre une autre, sept wagonnets roulant sur des voies De-
cauville sont rangés de chaque côté de la voiture; six supportent
les caisses d'accumulateurs fraîchement chargés, le septième est
vide.
On fait glisser la première caisse de la batterie contenue dans la
voiture sur ce dernier wagonnet, et on Temmène sur le banc de
charge. La première caisse chargée est introduite dans le compar-
timent libre de la voiture ; le wagonnet qui devient libre reçoit la
deuxième caisse de la batterie déchargée qui est emmenée sur le
banc de charge, et ainsi de suite. La plate-forme des wagonnets est
mobile au moyen d'une vis et d'un volant, de façon à pouvoir être
amenée exactement au niveau soit du banc de charge, soit de la
voiture.
Quand la place est suffisante, on peut disposer les bancs de charge
le long des voies et éviter ainsi la double manutention précédente.
Cependant, si Tinconvénient de l'immobilisation des voitures
854
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
n'existe pas par suite de la rapidité de la manœuvre qui peut être
faite en cinq minutes, il n^en est pas moins vrai que ce système
p
cr
â
I
accroît sensiblement, par les frais de manutention, les dépenses
totales d'exploitation.
BATTERIES TRANSPORTABLES. — BATTERIES DE TRAMWAYS 835
Lorsqu'il s'agît de batteries à charge rapide et qu'on laisse sous la
voiture pendant cette opération, cet inconvénient n'existe plus;
mais alors survient un inconvénient d'un autre ordre : les voyageurs
sont incommodés par les dégagements gazeux avec entraînement
d'acide, produits pendant la charge, ainsi que par la chaleur qui
peut résulter de cette charge.
On évite ces inconvénients et on rend la manutention beaucoup
plus simple en séparant complètement la batterie de la voiture et en
logeant tous les éléments dans une caisse spéciale suspendue sous
la voiture entre les deux essieux. Cette caisse est en bois; elle est
consolidée par un ensemble de ferrures.
On dispose quelquefois la batterie en deux caisses, l'une suspen^
due à l'avant etl'autre à l'arrière delà voiture; mais la caisse unique
est préférable. La manutention se fait mécaniquement à l'aide d'un
monte-charge hydraulique ou électrique.
La figure 556, qui se rapporte aux tramways de la Compagnie des
Chemins de fer nogentais S montre la disposition employée. La
caisse disposée sous la voiture, entre les deux essieux, renferme ici
210 éléments Union de 18 kilogrammes, répartis en six comparti-
ments.
Ces tramways sont à traction mixte, trolley hors Paris et accumu-
lateurs dans Paris.
Quel que soit le mode de montage employé, il est extrêmement
important d'assurer un bon isolement des éléments; cette précaution
est d'autant plus recommandable que les batteries sont à plus
haute tension et qu'elles chargent plus rapidement et sur la voiture
même. Pour les batteries à charge rapide fonctionnant entre
500 et 600 volts (pendant la charge), si l'isolement est insuffisant, il
peut en résulter des dangers d'incendie et même d'explosion. Pour
assurer un isolement aussi élevé que possible, il faut d'abord choi-
sir de bons bacs suffisamment épais ; on évite ainsi les fuites ou les
suintements avec leurs fâcheuses conséquences. Comme il faut cepen-
dant prévoir le cas d'une fuite accidentelle ou d'un renversement
d'acide (tamponnement de la voiture, par exemple), il est bon de
prévoir un écoulement aussi rapide que possible de l'acide renversé.
Les caisses en bois doivent, en outre, être garanties contre l'action
de l'acide par une couche assez épaisse de matière inattaquable
à l'acide.
Afin d'éviter des dérivations dangereuses entre des éléments
1. L'Éclairage électrique, t, XXX, p. 133; 2r» juillet 1902.
856
LES ACCUMUL.VTEURS ÉLECTRIQUES
soumis à des potentiels très différents et toujours plus ou moins
imbibés d'acide extérieurement par suite du dégagement pendant la
charge, on doit sectionner autant que possible la batterie et grouper
les éléments dans un certain nombre de petites caisses montées en
BATTERIES TRANSPORTABLES. - BATTERIE^ DE TRAMWAYS 857
tension et isolées entre elles en même temps qu'elles sont isolées de
la grande caisse.
Dans les petites caisses, le groupement dés éléments doit se faire
çn éloignant le plus possible les éléments portés à des potentiels dif-
férents et en écartant, soit à Taide de lames isolantes, soit par les
nervures que possèdent les bacs, les différentes rangées de ceux-ci.
Âii fond, il faut également isoler les bacs des petites caisses.
Sur l'entretien des batteries de tramways. — Lorsque les batteries
sont à charge lente effectuée en usine, leur entretien se fait dans les
mômes conditions que Tentretien des batteries à poste fixe. Comme
il est possible de mesurer les différences de potentiel de chaque élé-
ment, on reconnaît facilement les éléments défectueux, que Ton visite
librement après les avoir remplacés par des éléments toujours pré-
parés d'avance et en bon état.
Quand la charge a lieu sur la voiture mAme, il est indispensable
d'examiner périodiquement les différentes batteries à la fin du ser-
vice, pendant la nuit. Ces visites doivent être fréquentes (en été au
moins tous les deux jours et quelquefois même tous les jours) pour
compenser les pertes de liquide, d*autantplus]grandes que la tempé-
rature est plus élevée. Pendant ces visites, on mesure la tension
individuelle des éléments, et une pratique assez recommandable
consiste à ramener au dépôt les batteries à visiter dans leur état fin
décharge; au besoin, on décharge quelques instants la batterie après
sa sortie de la voiture, et on trouve ainsi au voltmètre les éléments
défectueux que Ton remplace immédiatement.
Indépendamment des éléments qui sont ainsi visités prématurément
par suite de circonstances accidentelles, il y a lieu d'effectuer de
temps en temps un démontage et un remontage de la batterie. Cette
opération, qui doit être faite en général tous les 3.000 à 6 000 kilo-
mètres-voitures (selon les conditions d'exploitation et le type des
batteries), a pour but principal d'enlever le dépôt de matière active
qui, atteignant la partie inférieure des plaques ou formant pont entre
deux électrodes voisines, viendrait occasionner des courts-circuits.
En pratique, on est averti de la nécessité de cette opération lorsque
la batterie commence à chauffer et prend pendant la charge une
intensité supérieure à l'intensité normale, accidents dus à la pré-
sence des courts-circuits.
Lorsque les plaques ne possèdent plus la capacité suffisante, elles
doivent être remplacées.
858 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
La durée des plaques s'exprime ici en nombre total de kilomètres-
voitures effectués avant le remplacement. Cette durée est variable avec
le type d'élément, le poids relatif de batterie par rapport à la voiture
et les conditions d'exploitation. Elle est comprise le plus générale-
ment entre 10.000 et 30.000 kilomètres- voitures pour les plaques
positives, les plus importantes à considérer. Les plaques négatives à
oxyde rapporté peuvent donner plus de 100.000 kilomètres- voi-
tures, à condition de les réempâter lorsqu'elles n'ont plus la capa-
cité.
La vérification de l'isolement doit être aussi exécutée périodique-
ment; on découvre facilement les points faibles par les mêmes mé-
thodes que celles indiquées à propos des batteries à poste fixe. On
peut trouver ainsi un bac qui fuit, un isolateur malpropre, un câble
de groupement de caisse insuffisamment isolé, etc.
Dans une installation de tramways, il importe de prévoir une
réserve d'un nombre suffisant de batteries pour permettre d'assurer
l'entretien dans les conditions qui viennent d'être indiquées. Les bat-
teries qui subissent un démontage et un remontage sont en effet
immobilisées pendant un jour au moins, et le plus souvent pendant
deux ou trois jours, s'il y a lieu de désulfater les plaques.
Comme frais d'entretien pour les batteries de tramways, on compte
en général, selon le type d'accumulateurs et le genre d'exploitation,
de 7 à 12 centimes par kilomètre-voiture (pour une voiture de 16 à
18 tonnes, à 50 personnes).
Différents modes d'utilisation des batteries de tramways. — a) Bat-
teries à charge lente. — Au début de la traction par accumulateurs, on
a cherché à obtenir, pour un poids donné de batterie, un parcours
total aussi grand que possible pour une décharge. Après avoir effec-
tué un certain nombre de trajets aller et retour sur la ligne, la voi-
ture ramenait au dépôt sa batterie épuisée et repartait avec une
autre batterie fraîchement chargée. Les tramways de Saint-Denis-
Madeleine, Saint-Denis-Opéra et Saint-Denis-Neuilly ont ainsi fonc-
tionné au début. Voici quelles étaient les principales constantes rela-
tives aux accumulateurs du type T. E. M. * :
Nombre d'éléments 108
Nombre de plaques par élément M
1. J. Sarcia, Conférence à la Société' des Electriciens^ 3 avril 1895.
BATTERIES TRANSrORTABLES. — BATTERIES DE TRAMWAYS 859
Haateur des plaques, en millim 200
Largeur — 200
Épaisseur — positives 8
— — négatives 6
Poids des plaques, en kilogrammes 18
Capacité, en ampères-heures 230
Rendement, en énergie 0,70
Débit moyen, en ampères 35
— maximum, en ampères 100 à 120
Parcours total sur rails Broca, en kilomètres. 60
— — Vignole, — . 120
Durée des plaques négatives, en km-voitures. 150.000
— positives — . 14.000
Le poids total des voitures en ordre déroute était de \A tonnes^
dont 3 tonnes de batterie et 3,5 tonnes de voyageurs (50 places).
Comme on le voit, la capacité massique des éléments employés
est assez élevée; elle atteint près de 13 ampères-heures par kilo-
gramme de plaques.
Cette capacité permettait d'effectuer quatre à six tours suivant
la ligne (Opéra ou Madeleine). La batterie déchargée était
descendue de la voiture par la manœuvre indiquée précédem-
ment, puis on la chargeait à potentiel constant sous 260 volts. La
charge était arrêtée lorsque la batterie avait reçu ce qu'elle avait
débité (d'après des essais préliminaires), avec une augmentation
co rrespondante au rendement en quantité des accumulateurs : 0,85.
Elle durait en moyenne six heures, et le rendement en énergie
de la batterie atteignait 0,70.
Les frais d'exploitation étaient les suivants, exprimés en francs,
par kilomètre-voiture :
Entretien des accumulateurs 0,10
Manutention — 0,06
Force motrice 0,18
Entretien des trucks et moteurs 0,05
. Wattman 0,08
0,47
Ils montrent les énormes dépenses de manutention des batteries,
dépenses que nous avons fait prévoir.
Dans cette exploitation, les changements de vitesse étaient obte-
860 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
nus par groupage des difTérents groupes de la batterie divisée en
quatre sous-batteries. Mais c'est là une combinaison défectueuse, car
le courant ne se répartit j$imais également dans les sous-batteries en
dérivation.
b) Batteries à charge rapide. — Les exploitations de tramways à
charge lente ont comme inconvénient de nécessiter l'emploi d*un
grand nombre de batteries. Depuis plusieurs années, on utilise, dans
les installations de tramways par accumulateurs, les batteries à
charge rapide. Ces batteries sont calculées pour elTectuerun parcours,
et elles rechargent avant chaque départ. On doit choisir pour ce ser-
vice des plaques robustes et qui, par conséquent, possèdent une capa-
cité spécifique relativement faible. La réserve de capacité doit
être prévue très largement (on prend souvent des batteries de
capacité double de celle exigée par un parcours). Outré une plus
grande sécurité d'exploitation, on rend ainsi moins excessifs les
régimes élevés de charge.
La charge rapide peut être effectuée de trois façons différentes :
1® Les voitures rentrent au dépôt après chaque course, et là on
charge rapidement la batterie, soit sous la voiture, soit sur banc de
charge. Dans le premier cas, on immobilise la voiture pendant la
durée de la charge ; dans le second cas, on a Tinconvénient de la
double manutention ;
2^ Les batteries chargent au terminus, pendant le stationnement
des voitures; un coffret de charge est installé pour cet usage ;
3** Les batteries chargent pendant la marche même de la voiture
sur une partie du trajet effectuée sans accumulateurs.
Le premier système a comme inconvénient d'occasionner à chaque
voyage un parcours haut le pied, qui peut être considérable si
Tusine est éloignée de la station terminus et peut créer dans certains^
cas des entraves à l'exploitation, par suite du grand nombre de voi-
tures circulant sans cesse entre l'usine et le dépôt. En outre, ou bien
la voiture est immobilisée pendant le temps de la charge, ou bien il
faut faire une double manutention à chaque voyage.
Le second procédé ne possède pas le premier inconvénient du cas
précédent; mais il nécessite une im nobilisation temporaire de la
voiture, le stationnement devant être plus long qu'en temps normal,
à moins d'adopter une rapidité de charge exagérée.
EnQn le troisième procédé n'a aucun de ces inconvénients, et son
emploi paraît tout indlqui dans le cas des tramways de pénétration
des grandes villes, lorsque la traction se fait par trolley extra muras
BATTERIES TRANSPORTABLES. — BATTERIES DE TRAMWAYS 861
et par accumulateurs à Tintérieur de la ville. Ce système est appelé
traction mixte.
Nous donnerons ici quelques exemples, choisis de préférence
parmi les installations parisiennes, d'exploitations à charge rapide.
La charge rapide aux stations terminus est employée notamment
sur les lignes Madeleine-Courbevoie-Neuilly (6'"*, 7), Madeleine-Cour-
bevoie (place Victor-Hugo) (6^",6) et Madeleine- Levallois (4^",7)^
Chaque voiture renferme âOO éléments Tudor d'un poids total de
i8 kilogrammes chacun, soit pour la batterie 3. 600 kilogrammes. Les
dimensions des éléments sont les suivantes :
Longueur en millimèlres 230
Largeur -— 80
Hauteur totale ~ 340
Un élément renferme cinq plaques de dimensions 200 X 210 mil-
limètres; les positives ont 13 millimètres d'épaisseur, et les néga-
tives 6 millimètres ; les bacs sont en ébonite.Le logement se fait sous
les banquettes, en quatre rangées de oO éléments qui restent ton-
jours en tension. Les compartiments réservés aux accumulateurs
sont badigeonnés à Taide d'un vernis spécial à base de caoutchouc
afin d'éviter la détérioration du bois par l'acide.
Après chaque trajet aller et retour, aux trois terminus de Levai-
lois et deCourbevoie, les batteries chargent pendant quinze à vingt
minutes, à une intensité moyenne de 120 ampères. La manœuvre du
commutateur de charge a également pour effet de mettre en circuit
deux petits moteurs électriques qui actionnent des ventilateurs ;
ceux-ci sont placés à l'avant de la voiture sous les banquettes et pro-
duisent un appel d'air énergique entraînant les gaz dégagés pendant
la charge.
La prise de courant de charge affecte extérieurement l'aspect
d'un avertisseur d'incendie. C'est une colonne en fonte portant à la
partie supérieure une boîte peinte en rouge et qui renferme la prise
de courant et l'indicateur de lin de charge {fig, 557).
On relie la batterie au coffret par l'intermédiaire d'un câble
souple à deux conducteurs. On évite toute erreur de pôle en don-
nant aux broches de contact positives la forme d'une croix (-f-)i et aux
négatives, la forme d'une fente (— ).
L'indicateur de charge est représenté schématiquement en
1. Vlndush-ie électrique, t. VI, p. lo4; 25 avril 1897.
862
LES ACCUMUIJITEURS ÉLECTRIQUi
figure 558. Une dérivation prise sur les bornes de la batterie traverse
une résistance de réglage et un solénoïde renfermant un noyau mo-
bile. Ce solénoïde se trouve donc
traversé par un courant propor-
tionnel à la tension de la ba tterie
en charge. Une bobine à gros fil,
placée au-dessus du solénoïde, est
traversée par le courant de cha r ge
et dans un sens tel qu*il contrarie
Faction de ce solénoïde à fil fin .
L^attraction du noyau suit ainsi
les variations de la force élec-
tromotrice. Vers la fin de la
charge, lorsque la force électro-
motriee des accumulateurs aug-
mente, le courant de charge di-
minue, la bobine à fil fin, dont
Taclion devient prépondérante,
attire le noyau, et celui-ci, en se
soulevant, vient fermer le circuit
local d'une sonnerie qui avertit
le wattman de la fin de la charge.
Un exemple d'exploitation avec
charge rapide à Tusine est donné
par les lignes de Neuilly-Maisons-
Laffitte et Neuilly -Colombes, de
Fio. 557. — Poste de charge.
la Compagnie des Tramways mécaniques des environs de Paris.
Par suite de Tinter-
I
diction du trolley dans
Neuilly, toute la partie
du trajet comprise entre
Neuilly et le dépôt de la
Jatte, soit environ 3.800
mèlres, est effectuée par
accumulateurs. Ces ac-
cumulateurs, au nombre
de 200, sont du type T.
E.M. ; ils sont logés dans
un fourgon spécial qui est attelé à chaque convoi passant devant le
dépôt et allant sur Neuilly. Au retour, ce môme convoi abandonne son
■-#Hh-
m-
-m\^
PiG. 558. — Schéma d'installatioQ du poste
de chargé.
BATTERIES TRANSPORTABLKS. - BATTERIES DE TRAMWAYS 863
fourgon au passage devant le dépôt, et ce fourgon, qui est automo-
bile et emprunte son énergie à la batterie, rentre à Tusine où s'effec-
tue la charge rapide de la batterie. Un convoi comprend une voiture
automotrice pesant 8,5 tonnes à vide, une voiture remorquée de
3,8 tonnes à vide, et enfin le fourgon à accumulateurs, d'un poids de
10 tonnes, dont 3 à 4 tonnes d'accumulateurs.
La charge rapide se fait à intensité décroissante ; elle dure, en
moyenne, quarante minutes.
La première exploitation par traction mixte, trolley et accumula-
teurs, a été réalisée a Hanovre. En 1898, cette ville possédait qua-
torze lignes exploitées par ce système. Les batteries de 202 éléments
Tudor pesaient 2.000 à 2.5<)0 kilogrammes, î^elon l'état d'usure ;
leur capacité était de 25 ampères-heures au régime d'une heure.
D'après M. KrGger *, les dépenses d'entretien des accumulateurs pour
les deux premières années d'exploitation s'élevaient à 2,616 centimes
par kilomètre-voiture parcouru par accumulateurs. Mais il faut faire
remarquer ici que, par suite de la grande différence existant entre
les parcours des diverses lignes, on avait la possibilité de changer
les batteries de service lorsque leur capacité diminuait, et, par suite,
d'user complètement les plaques positives. Quant aux négatives, on
les dégarnissait de leur vieille matière lorsque leur capacité deve-
nait trop faible, et on réempâtait les quadrillages.
A Paris, les premières lignes exploitées par traction mixte, trolley
et accumulateurs, ont été celles de Place de la République-Aubervil-
liers et Place de la République-Pantin. M. de Marchéna "^ a donné sur
ces lignes les renseignements suivants : la longueur des trajets
intra muros (effectués aller et retour par une décharge de batterie) est
de 4.670 mètres pour la première et 4.520 mètres pour la seconde.
Des rampes assez longues, de 33 millimètres par mètre, doivent être
franchies au retour.
Les batteries comprennent 224 éléments du type T. E. M., qui sont
répartis dans huit petites caisses de 28 éléments chacune ; ces huit
caisses sont à leur tour logées dans une grande caisse munie de
ferrures et suspendue sous la voiture, entre les deux essieux à
bogies.
Les dimensions de cette caisse sont: longueur, 1°", 725 ; largeur,
2 ,080; hauteur, 0'",605.
1. Congrès des Tramways, Genève, 1898.
2. Conférence de M. de Marchéna, Bulletin de la Société internationale des
Électriciens, t. XV, p. 517 ; 1898.
864 LES ACCl'MULATEURS ÉLECTRIQUES
Le poids détaillé d'un élémenl est le suivant :
3 plaques positives 5,0 kilog.
4 — négatives .". 4,0
Acide à 2o« B 2,5
Connexions et bac 1,5
Total.; '. i3,0
Le poids total de la batterie en ordre de service est égal à
3.812 kilogrammes, comprenant:
Poids des 224 éléments 22i . 13 = 2912
— des 8 petites caisses 8 . 50 z:^: 400
— de la grande caisse 500
Total 3812
Tous les éléments sont reliés en série d*une manière permanente;
les connexions sont en plomb et soudées.
Le poids total de la voiture en ordre de route (y compris la batte^
rie et 56 voyageurs) est de 17 à i8 tonnes.
La capacité des éléments est de 45 à 48 ampères-heùres, soit une
capacité environ double de celle exigée par un parcours aller et
retour.
Au dépôt, on a installé un élévateur hydraulique pour la visite des
batteries. Par un premier mouvement ascensionnel, on soulève légè-
rement la caisse pour la dégager de ses suppoi*ts sous la voiture. Un
second mouvement de translation Tamène à proximité des chaînes
d'un pont roulant de 6 tonnes qui dessert Tatelier d'entretien des
accumulateurs. La double manœuvre d'un changement de batterie
peut être ainsi effectuée en trois à quatre minutes.
La recharge des batteries se fait sur le parcours à trolley ; elle
dure environ trente minutes ; au début, l'intensité de charge atteint
80 à 100 ampères, puis elle tombe à 60 ampères au bout de cinq
minutes et diminue ensuite graduellement jusqu'à 20 ampères envi-
ron à la Rn de la charge.
c) Coyisvle'rations relatioesàl'utilisationdes batteries à charge rapide,
— La traction mixte par trolley et accumulateurs, après avoir pris
en Allemagne un essor considérable, est tombée assez subitement en
discrédit, dans ce pays, à la suite de nombreuses interruptions
d'exploitations dues à l'épuisement prématuré des batteries. C'est
BATTERIES TRANSPORTABLES. — BATTERIES DE TRAMWAYS 865
qu'il ne semble pas qu'on ait pris là toutes les précautions néces-
saires à une exploitation de ce genre ^
Disons d'abord que le logement des accumulateurs sous les ban-
quettes esta condamner ici à cause de la gêne et quelquefois du dan-
ger qui peuvent résulter pour les voyageurs des émanations et de la
trop grande proximité d'une 'batterie chargeant à très haute inten-
sité.
D'autre part, le point délicat dans les exploitations de ce genre
est la détermination des conditions exactes de la charge.
L'expérience a montré qu'il peut résulter les plus graves inconvé-
nients à ne pas suivre celle-ci d'une façon toute spéciale et à ne
considérer comme important que le facteur temps de charge. Ces
inconvénients sont multiples : ils visent avant tout la sécurité d'ex-
ploitation; il est évident que, si la charge est insuffisante, il peut en
résulter des dangers de panne dus à l'épuisement prématuré de la
batterie. Ils touchent, d'autre part, au côté économique par deux
points différents : consommation de courant et entretien des accu-
mulateurs. Or une charge excessive provoquera non seulement un
gaspillage coûteux d'énergie, mais encore une détérioration plus
rapide des éléments.
Deux cas particuliers sont à examiner selon que la charge rapide
se fnit pendant la marche de la voiture, par exemple dans le parcours
extra muros^ s'il s'agit d'exploitation mixte à accumulateurs et trolley,
ou qu'elle se fait à poste fîxe à la station terminus ou à l'usine.
Dans le premier cas, la tension de charge, qui est la tension du
trolley, est, comme on sait, essentiellement variable. Comme la
charge queprend une batterie dépend, en outre de la quantité d'élec-
tricité débitée, principalement de la tension et du temps de charge^
les grandes variations de cette tension sont très préjudiciables à
l'obtention d'une charge rationaelle. A certains moments, les
batteries peuvent surcharger pendant qu'à d'autres elles chargent
insuffisamment. Les diminutions de tension sont parfois telles que
1. En 1900, le réseau de traction mixte, à Berlin, comportait 321 voitures
motrices d'un poids de 15 à 16 tonnes, dont 3 tonnes de batterie. Le prix d'achat
de ces batteries représentait une somme de 3.12-^.000 francs. Chaque batterie com-
prenait 200 éléments de 30 ampères-heures au régime d'une heure.
La cause des détresses nombreuses survenues en hiver provenait de l'irrégula-
rité de la tension du réseau; on observait en effet des variations de 400 à
600 voUs, et les batteries, dans certains ras. chargeaient insuffisamment, alors
que la présence de la neige dans les ornières des rails augmentait considérable-
ment les efforts de traction.
866 LES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES
les batteries débitent au lieu de charger. Le fait se produit notam-
ment lorsque, après un accident sur la voie ou un simple embarras
de voitures (et ceux-ci sont fréquents dans les grandes villes), les
tramways arrivent par séries sur le même tronçon de ligne à trolley.
Les inconvénients ci-dessus ne sont pas sans remèdes. En ce qui
concerne la tension, il suffit d*établir les lignes de section suffisante
ou multiplier les feeders, ou encore placer en certains points des
batteries-tampon, de façon à éviter les trop grandes variations, car
les batteries peuvent, en général, fort bien s*accommoder de petites
variations (5 à 7 0/0 par exemple), pourvu que les voitures soient
munies d'un appareil de contrôle indiquant la fin de charge. Un
compteur de quantité * représente le meilleur moyen de réaliser le
contrôle. Un tel compteur peut être établi de façon à marquer dans
un sens pendant la décharge et à démarquer pendant la charge ; un
dispositif spécial et simple peut permettre de tenir compte du rende-
ment de la batterie pendant la charge, de telle sorte que le wattman
est assuré de la charge de sa batterie lorsque le compteur est revenu
au zéro. Si, par suite d'une tension un peu plus faible que la tension
moyenne, la batterie n'est pas complètement chargée après le temps
nopmal prévu et que les horaires ne permettent pas de charger plus
longtemps, il ne doit pas en résulter d'inconvénients, car il ne s'agit
que d'un faible nombre d'ampères-heures, dont le compteur tient
d'ailleurs compte, et que les batteries à charge rapide doivent être
toujours capables d'une capacité beaucoup plus grande que celle
exigée par un voyage (on prévoit souvent une capacité plus que
double).
Au lieu de la charge à potentiel constant, on a intérêt à adopter la
charge à potentiel légèrement croissant, de façon à réduire un peu
l'intensité très élevée au début de la charge. Avec l'exploitation
mixte, on réalise quelquefois cette condition en éloignant le feeder
du point où la voiture prend le trolley au retour.
Lorsqu'il s'agit de charge rapide à la station terminus, la tension
peut être maintenue suffisamment constante. Malgré cela, il convient
de s'assurer également ici de la fin de charge des batteries et de ne
pas s'en rapporter uniquement au temps de charge, pour cette fti-
son que, à égalité de tension et de temps de charge, la quantité
d'électricité que charge une batterie dépend de ce qu'elle a débité et
1. Un tel compteur, soumis aux trépidations de ia voiture, doit présenter des
qualités spéciales.
BATTERIES TRANSPORTABLES. - BATTERIES DE TRAMWAYS 867
de son état. 11 convient de combattre à ce propos une opinion assez
couramment admise dans les exploitations de ce genre, c'est que les
batteries doivent se charger automatiquement, c'est-à-dire ne prendre
de charge qu'autant qu'elles en ont besoin. Ceci serait exact si on
adoptait comme tension de charge celle qui correspond à la valeur
de la force électromotrice des accumulateurs chargés. Ici l'intensité
baisse jusqu'à zéro à la fin de la charge, et la batterie ne prend plus
rien à partir de cet instant. Mais l'adoption de cette tension condui-
rait à un temps de charge trop élevé pour les exploitations à charge
rapide. Avec les tensions plus élevées que l'on est obligé d'adopter,
l'intensité à la fin de la charge prend une valeur encore élevée, et la
prolongation de celle-ci provoque un gaspillage d'énergie et une
usure prématurée des plaques; en même temps il se produit un
dégagement gazeux abondant, avec entraînement de vésicules d'acide
qui incommodent des voyageurs et occasionnent une diminution d'iso-
lement des batteries.
Il y a lieu de tenir compte également de l'état des batteries. Celles
qui, déjà anciennes, peuvent avoir quelques éléments en courts-
circuits possèdent une force électromotrice moins élevée et prennent
sous la même tension une intensité supérieure à celle des batteries
normales. Maintenues trop longtemps en circuit, ces batteries
absorbent souvent deux ou trois fois la quantité d'électricité néces-
saire, dépense de courant non seulement inutile, mais même nuisible
puisqu'il en résulte un échauiTement et une détérioration de la bat-
terie. De faibles différences dans la densité de l'acide provoquant
également des différences dans les forces électromotrices des batteries,
celles-ci', par suite, chargent différemment sous la même tension.
Pour ces raisons, il est également nécessaire d'à voir recours ici aux
indications, soit d'un indicateur de fm de charge, soit, mieux encore,
d'un compteur, car le premier ne tient pas compte des variations
d'état des batteries.
Quand cela est possible, le mieux est d'effectuer la charge rapide
à l'usine, car on peut disposer là non seulement des instruments de
mesure indiquant l'état de charge des batteries, mais encore des
rhéostats de réglage permettant de faire varier la tension d'après
l'état des batteries.
En résumé, dans toute exploitation à charge rapide, il ne suffit
pas de maintenir les facteurs de charge : tension et temps, d'après
leur détermination pour des conditions normales d'exploitation; mais
il faut tenir compte en outre des variations importantes de débit ou
868 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
d'état des batteries. La meilleure solution est Tadoption d'un comp-
teur (de préférence compteur de quantité) sur chaque voiture! Dans
ce cas, on doit donner comme instructions de couper la charge
lorsque le compteur la signale terminée, même si le temps moyen
n'est pas atteint. D'autre part, la batterie doit avoir une réserve
suffisante de capacité pour pouvoir assurer le service, même si sa
charge n'est pas complètement terminée, après le temps réglemen-
taire indiqué par les horaires. Le compteur tenant compte des insuf-
fisances de charge, il est toujours possible de parfaire celle-ci, soit
à certains moments de la journée quand le trafic est réduit, soit le
soir à la rentrée au dépôt.
Ce n'est que dans une exploitation ainsi assurée qu'il peut être
permis de parler du rendement des batteries. Les chiffres assez
faibles qui ont été quelquefois donnés avec la prétention de s'appli-
quer au rendement des batteries à charge rapide sont absolument
faux, car ils expriment non le rendement des accumulateurs, mais le
rendement d'une mauvaise exploitation, dans laquelle, pour être cer-
tain d'assurer une charge suffisante dans des conditions défavorables,
on est obligé de surcharger dans les conditions normales*
L'application des batteries à charge rapide n'a pas toujours été
faite d'une façon très rationnelle. Il est Certain en effet qu'elle n'est
possible que pour des parcours qui ne sont pas trop longs; sans quoi
ou bien on est conduit à des poids inadmissibles de batteries, on
bien celles-ci, calculées trop juste, ne tardent pas à devenir insuffi-
santes comme capacité, et les détresses dues aux épuisements se
multiplient.
On a également exagéré la rapidité de charge. Si celle-ci doit être
telle que la tension à maintenir atteigne 2,6 à 2,7 volts et quelque-
fois même davantage par élément, le dégagement gazeux se produit
tumultueusement dès le début de la charge et les voyageurs sont
incommodés par les émanations et par la chaleur dégagée, même si la
batterie est enfermée dans une caisse spéciale sous la voiture, tandis
que l'isolement de la batterie devient impossible à conserver et qu'il
peut en résulter des dangers d'incendie ou d'explosion, sans parler
des frais d'entretien plus élevés. Si on se tient dans des limites raison-
nables, la traction par accumulateurs à charge rapide est susceptible
d'applications encore assez nombreuses, et elle peut donner une solu-
tion avantageuse aux cas de lignes mixtes, où le fil aérien ne peut être
employé dans certaines parties du parcours et où il n'y a de possibles,
outre les accumulateurs, que le caniveau,^ qui coûte très cher et néces-
BATTERIES TRANSPORTABI.ES. - BATTERIES DE TRAMWAYS 860
site des travaux qui entravent la circulation, ou les contacts super-
ficiels, qui, malgré leurs perfectionnements, ont comme principal
inconvénient de présenter un danger pour la sécurité publique.
L'augmentation de poids peut d'ailleurs être très réduite, s'il ne
s'agit que de petits parcours et surtout d'une série de petits parcours
entre desquels la batterie peut recharger.
Disposant d'une grande réserve de capacité dans ce cas, la batte-
rie pourrait être utilisée comme une batterie-tampon. Elle aurait un
excellent rendement, ne produirait presque pas de dégagement
gaz^V^x en charge et donnerait lieu à des dépenses assez faibles
d'entretien. Une charge complète devrait néanmoins être faite pério-
diquement, tous les soirs, à la rentrée au dépôt par exemple.
Sur la récupération. — Un avantage assez important de la traction
par accumulateurs réside dans la possibilité de récupérer une cer-
taine quantité d'énergie dans les descentes dont l'inclinaison, expri-
mée en millimètres par mètre, est supérieure au coefficient de trac-
tion, exprimé en kilogrammes par tonne. M étant la masse totale en
tonnes de la voiture, f le coefficient de traction, et h Finclinaison sur
un parcours de l mètres, on aura pour le travail récupéré en watts-
heures :
9 81
^ ~ ^'* Qf'OQ ^{^ ~ f)^ watts-heures,
en supposant pour la batterie un rendement de 0,7 en énergie. Le
coefficient de récupération A, rapport entre l'énergie récupérée à la
descente et celle dépensée à la montée sur une même déclivité, est :
Ce rapport^ est d'autant plus grand que la pente est forte et que le
coefficient de traction est faible.
Les figures 559 et 560 montrent les énergies respectivement dépen-
sées et récupérées en pratique sur la ligne Saint-Denis-Madeleine,
d'une part sur l'avenue de Saint-Ouen, et d'autre part sur la rue de
Rome.
Dans un parcours aller et retour Saint- Denis-Madeleine- Saint-
Denis, des expériences^ ont montré qu'avec une voiture de 12 tonnes
1. J. Sarcla, VIndustrie électrique, t. IV, p. 521 ; 10 décembre 1895.
2. VIndustrie électrique, t. IV, p. 209; 25 mai 1895.
870
LES ACCUÎtfULATEURS ÉLECTRIQUEïi
on dépensé, sous i05 volts, 87,64 ampères-heures, et on récupère
16,82 ampères-heures. Alors que la dépense atteint 0,383 ampère-
heure par tonne-kilomètre sans récupération, elle descend à 0,309
ampère-heure par tonne- kilomètre avec la récupération.
Dépense mraD^Jtmnac de S^Oom.
TOtdcSOÊÊIb
Becupéraucn entente Becuperatïon enj)€Ote
Fio. 559 et 560. — Courbes de récupération.
Malheureusement, l'avantage très réel qu'on peut retirer de la
récupération est en partie compensé par les inconvénients résultant
de la nécessité d'employer dans ce cas des moteurs shunt qui, comme
on le sait\ dépensent plus que les moteurs série aux démarrages.
Pour cette raison, la récupération ne s'est pas développée sur les
tramways.
1. P. Bunet, industrie électrique, t. VIII, p. 464; 25 octobre 1899.
CHAPITRE V
CHEMINS DE FER A TRACTION PAR ACCUMULATEURS
Quoiqu'il n'y ait que peu d'exploitations de chemins de fer par
accumulateurs, nous mentionnerons ici les essais entrepris dans cette
voie par quelques Compagnies de chemin de fer.
Si elle était économique, la traction par accumulateurs serait en
effet des plus avantageuses, puisqu'elle permettrait l'utilisation et des
voies et du matériel existant. Le calcul d'une batterie de locomotive
électrique se fait exactement comme celui d'une batterie de tramway,
le coefficient de traction étantalors beaucoup plus faible. Cependant,
comme la vitesse est élevée, il y a lieu, en outre, de tenir compte de
la résistance opposée par le vent.
En appelant S la section opposée à l'air, en mètres carrés, etv la
vitesse en mètres par seconde, on a, comme effort supplémentaire de
traction, environ
f = 0,08S — kilogrammes
et, par suite, pour le travail supplémentaire sur un parcours l en
mètres,
T = 4É^ 0,08S; ~ watts-heures.
3600 4
Parmi les premiers essais, citons la locomotive construite vers 1892
par la Compagnie des chemins de fer du Nord, et fonctionnant à
Taide d'une batterie d'accumulateurs du type T. E. M. installée sur
la locomotive même.
La Compagnie Paris- Lyon-Méditerranée possède actuellement une
872 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
locomotive à accumulateurs ^ Ici la batterie est logée dans un four-
gon spécial. Elle se compose de 192 éléments Fulmen comportant
chacun 90 kilogrammes d'électrodes et ayant une capacité de
i .000 ampères-heures au régime moyen de 500 ampères.
En outre, la locomotive porte deux batteries de 9 éléments chacune
ayant une capacité de 1.500 ampères-heures au régime de 500 am-
pères et dont chaque élément renferme 140 kilogrammes d'élec-
trodes. Ces deux batteries reliées en tension fournissent le courant
d'excitation aux moteurs et le courant nécessaire à la compression
de Tair, à Téclairage, etc. Elles peuvent également être utilisées
pour actionner la locomotive à une faible vitesse, de 3 à6 kilomètres
à rheure.
Les éléments sont montés dans des bacs en bois imprégné, dou-
blés de plomb et de celluloïd. Les plaques positives sont entourées
d'une toile d'amiante, puis d'une enveloppe en celluloïd perforé. Les
négatives sont simplement entourées d'une enveloppe en celluloïd
perforé. Les plaques sont séparées par des baguettes de celluloïd.
Pour permettre le contrôle des éléments, les bacs restent découverts.
La batterie principale, de 192 éléments, est divisée en deux demi-
batteries que l'on couple à volonté à l'aide du coupleur, en quantité
. ou en tension, pour faire varier la vitesse.
A la plus grande vitesse (batteries en tension, moteurs en paral-
lèle), on atteint en palier une vitesse de 100 kilomètres à l'heure avec
une charge remorquée de 100 tonnes (non compris la locomotive,
mais en comptant le fourgon à accumulateurs). Dans ces conditions,
la puissance absorbée est d'environ 500 kilowatts. En ordre de
marche, la locomotive pèse 44,5 tonnes, et le fourgon à accumulateurs
45,8 tonnes.
Sur certains réseaux de chemins de fer, on a essayé des voitures
automotrices à accumulateurs. La voiture des chemins de fer de
l'Etat belge,-', d'un poids de 48 tonnes à vide, renferme une batterie
de 160 éléments répartis en quatre caisses disposées aux quatre angles
de la voiture.
La Société italienne de la Méditerranée a mis en service sur la
ligne Milan-Monza^ une voiture à quatre-vingt-dix places, pesant
58 tonnes (sans les voyageurs) et renfermant une batterie de 130 élé-
ments. Ceux-ci sont logés dans deux caisses installées sous la voi-
1. L'Éleclricité à l'Exposition de 1900: 8' fascicule, Traction électrique, p. !.
2. L'Électricité à VEjposition : 8* fascicule, Traction électrique^ p. 16.
1. U Électricité à V Exposition de 1900 : 8* fascicule, Traction électrique, p. 13.
CHEMINS DE FER A TRACTION PAR ACCUMULATEURS 873
ture entre les bogies. Chaque élément, du type Hagen, pèse 103 kilo-
grammes et comprend il plaques positives et 12 négatives. D*un
poids total de 20 tonnes, cette batterie est capable d'assurer sans
recharge deux parcours aller et retour entre Milan et Monza, soit
50 kilomètres, à la vitesse moyenne de 40 kilomètres à Theure.
Nous donnerons un peu plus de détails sur l'exploitation de la
ligne Bologna-San Felice (42*'",48), qui doit être prolongée jusqu'à
Poggio-Rusco (en tout 60 kilomètres), et de la ligne Bologna-Modena
(37 kilomètres), appartenant à la Sociela délie Strade ferrate Meri-
dionali. La première ligne possède des rampes maxima de 50 milli-
mètres par mètre, et la seconde, de oomillimètres par mètre.
Chaque voiture automotrice renferme une batterie de 288 éléments
de la Société italienne Cruto, renfermés dans 12 caisses formant
trois sous-batteries que Ton peut grouper à volonté en tension ou
en parallèle.
Chaque caisse de 24 éléments est divisée en 4 X 6 cases par des
cloisons qui supportent les bacs en ébonite à épaulements (Voir la
description, p. 722). Les figures 561, 562 et 563 montrent une caisse
en coupe transversale, en coupe longitudinale et en plan. Ces caisses,
munies de ferrures, sont logées, comme le représente la figure 564,
dans le vide du châssis des voitures ; elles reposent sur des tra-
verses en bois et sont forcées entre une cloison intérieure verticale
(avec interposition d'une bande de caoutchouc) et un longeron exté-
rieur en bois. Les caisses touchent ainsi la voiture qui les supporte
par l'intermédiaire de dix roulettes, deux traverses en bois et une
bande de caoutchouc. Les poulies et le caoutchouc sont à l'abri des
intempéries, car ils sont placés sous le châssis de la voiture et les
traverses sont, en outre, recouvertes par les couvercles extérieurs
des caisses. Les éléments sont reliés entre eux par des connexions
en plomb soudées. Les pôles extrêmes de chaque caisse aboutissent
à un tableau placé dans le fourgon à bagages de la voiture ; un volt-
mètre et un commutateur permettent de lire rapidement la tension
de chaque caisse. Dans ces conditions, si pendant la marche qui se
fait toujours avec les trois sous-batteries en série, il se produit une
interruption dans le circuit (bac fuyant, rupture de connexion, etc.),
le wattman, relié au chef de train par sonnerie électrique et porte-
voix, avertit ce dernier qui recherche la caisse défectueuse et l'éli-
mine du circuit ^ Cette opération ne durant que quelques minutes, il
1. Cet accident, très rare, ne se serait produit que deux fois sur 188.510 kilo-
mètres parcourus.
874
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES
n'y a pas d'interraption, la voiture continue sa route avec 1/12 de la
tension en moins.
Le tableau du fourgon sert aussi à découvrir, après chaque
décharge, les caisses qui renferment des éléments défectueux.
:??;
^a^MiJUii
--fl-H--.
L_?'i^_J. «L 4--^- 'J
L -39L J
FiG. 561. — Caisse d'accuiDulateurs (coupe Irans vers île).
En général, on ne trouve pas plus d'un ou deux éléments à vérifier.
La caisse correspondante s'enlève très facilement, et les douze caisses
v^-
^ — -r
.LfSP.
k
]-•
r-TF^TITT
■:;|j:;:. .■.:::r:^::f.r.:::^:
-r
i
_jc 3-2^ l i^-
Fio. 562. — Caisse d'accumulateurs (coupe longitudinale).
J73
^
peuvent être sorties en moins de dix minutes, à l'aide de deux
hommes. On ne sort complètement les caisses que pour renouveler
toutes les plaques. Pour la visite et la charge après chaque décharge,
on ne sort que partiellement les caisses, comme il est représenté en
figure 56i.
CHEMINS DE PER A TRACTION PAR ACCUMULATEURS
875
jL
i
^S^^c^^^i^vvi^fL^i,;;^
t
Fio. 563. — Caisse d'accumulateurs (plan).
FiG. 564. — Caisses d'accumulateurs sorties de leur logement sous la voiture.
876 * LES ACCUMULATEURS KI^CTRIQUES
D'après M. Enrico Bignamî^ par suite de raugmentatîon de tra-
fic sur ces lignes en exploitation depuis deux ans, on aurait résolu
de construire des locomotives à accumulateurs, qui seraient plus éco-
nomiques que celles à vapeur, d'après les résultats fournis par la
pratique. Le tableau suivant donne les caractéristiques principales
dans les deux cas.
Loeomotire LocomoUre
à Tapeur éleetrique
Poids total sur les roues, en tonnes .30 50
Effort de traction maximum (petite vitesse), en
kilogrammes 5.300 5.300
Puissance en chevaux effectifs, au crochet 500 600
Poids en service, par cheval effectif, en kilogr. 150 130
Puissance de la batterie, en t^ilowatts 600
Capacité de la batterie, décharge 1 heure, en
kilowatts-heures 600
Capacité de la batterie, décharge 2 heures, en
kilowatts-heures 804
Capacité de la batterie, décharge 3 heures, en
kilowatts-heures 900
Poids total de la locomotive, en tonnes 70 80
La puissance de 600 chevaux permet de remorquer des trains de
plus de 600 tonnes à grande vitesse en palier. Avec 250 tonnes
(80 de locomotive et 170 de train), on peut atteindre les vitesses sui-
vantes en rampe :
40 km : h. pour une rampe de 15 p. 1.000
:J5 — — 20 —
25 — — 25 —
20 — — 30 —
Pour la durée totale du parcours que permet la batterie, on
compte, d'après les résultats des lignes Bologna-Modena et Bologna-
Ferrara, 10 à il watts-heures par tonne-kilomètre à la vitesse
commerciale de 35 kilomètres à Theure, et 14 à 17 watts-heures à la
vitesse de 60 km. : h., en comprenant 26 démarrages dans les résul-
tats. On obtient des parcours de longueur suffisante et comparable à
ceux obtenus avec les locomotives à vapeur ; sur le réseau italien, en
effet, 30 0/0 des locomotives à vapeur parcourent moins de 50 kilo-
mètres; 75 0/0 ne dépassent pas 100 kilomètres; 17 0/0 fournissent
1. L Éclairage électrique, t. XXXV, p. 5; 4 avril 1903.
CHEMINS DE FER A TRACTION PAR AGCUMULATEL'US 877
de 100 à 150 kilomètres, et enfin 7 0/0 seulement dépassent 150 kilo-
mètres.
Au point de vue économique, la comparaison est donnée par les
tableaux suivants, relatifs au coût de la traction pour un train de
200 tonnes.
Avec la locomotive à vapeur, on a par kilomètre-train :
Francs
Combustible 0,543
Eau 0,009
Transport du combustible 0,042
Lubrification et nettoyage de la locomotive. . . 0,014
Renouvellement des parties mécaniques de la
locomotive 0,238
Petit et grand entretien 0,354 '
Total du roût par train-kilomètre. 1,200
La locomotive à accumulateurs donne les dépenses suivantes
Francs
Énergie 0,200
Renouvellement des plaques 0,360
Personnel d'entretien 0,120
Personnel de dépôt et lubrification 0,100
Entretien des parties électriques 0,036
Renouvellement des parties électriques de la
locomotive 0,040
Total du coût par train-kilomètre. . 0,856
Ces résultats montrent l'avantage de la locomotive à accumulateurs
dans ce cas. Les prix relatifs à Tentretien de la batterie supposent
que les plaques positives peuvent elTectuer 400 décharges, et les
plaques négatives, près de 800 décharges.
On emploie également avec intérêt des voitures automotrices à
accumulateurs sur des lignes de chemins de fer secondaires. C'est
ainsi qu'en Allemagne, depuis 1897, on fait circuler sur la ligne
Ludwigshafen-Mandenheim ^ quatre voitures à accumulateurs, seules
ou avec remorque. Les batteries placées sous les sièges ont une capa-
cité de 200 ampères-heures. La vitesse peut atteindre 52 km. : heure.
La consommation dans des conditions favorables est de 18 watts-
1. L Éclairage électrique, t. XXX, p. clxv; 22 mars 1902.
878 LES ACCUMUUATEURS ÉLECTRIQUES
heures par tonne-kilomètre ; mais elle peut atteindre 27 watts-heures
avec de forts vents debout. Les poids sont les suivants :
Tonnes
Voiture automotrice, à vide 11
Batterie 9,3
Moteur 4,1
Total 24,4
Voiture remorquée 10
Poids total d'un train complet 40
Ce système est avantageux lorsque le trafic est trop faible et les
distances trop longues, pour employer économiquement le trolley.
Les voitures à accumulateurs suivent les trains express et s'ar-
rêtent aux stations que passent ceux-ci.
CHAPITRE VI
BATTERIES D'AUTOMOBILES
Une application qui a pris une certaine extension depuis cinq à
six ans est celle des batteries d'accumulateurs en automobilisme.
Nous n'avons pas à établir ici un parallèle entre les voitures à
pétrole, à vapeur et les voitures électriques, les accumobiles,. comme
les appelle M. Hospitalier. Cette question est traitée dans de nom-
breux ouvrages spéciaux. On sait que Taccumobile est la voilure
idéale, par suite de sa simplicité, de sa propreté, de sa douceur et de
sa sûreté de fonctionnement.
Si son emploi n'est encore limité qu'à Tautomobilisme urbain, c'est
par suite, d'une part, du parcours réduit (nous verrons plus loin qu'il
ne dépasse pas 100 kilomètres) que peuvent procurer les accumula-
teurs et, d'autre part, des difficultés de la recharge (absence de
postes de recharge ou de remplacement de batteries sur les routes).
Dans certains cas, des considérations économiques peuvent aussi
donner la préférence aux voitures à pétrole ou à vapeur.
Quoi qu'il en soit, Taccumobile rend actuellement de grands ser-
vices dans les villes; elle est assez souvent employée en outre pour
le service des châteaux. Indépendamment des voitures particu-
lières, on trouve aussi des omnibus à accumulateurs, des voitures de
livraison, etc., etc.
Calcul des batteries d'automobiles. — Une batterie d'automobile se
calcule exactement comme une batterie de tramways. Nous renver-
rons donc au chapitre correspondant de la traction par tramways.
Dans les formules établies dans ce chapitre, il faudra donner au coef-
ficient de traction une valeur beaucoup plus considérable que pour
880 lp:s agcumclateurs éi.ectriques
la traction sur rails. Voici quelles sont les valeurs que Ton prend
habituellement dans le cas de roues à bandages élastiques pleins :
Natare du terrain Coerfirient de traeUon
eu kilogT. par tonae
Pavé de grès, en mauvais état 60
Terrain couvert d'herbe 50
Route empierrée 80 à 460
Pavé 22
Asphalte iO à 45
Macadam sec, en bon état 15
Macadam défectueux, sec 48
Macadam bon, mais mou 20
Macadam défectueux et mou 22
Macadam détrempé 25
Avec les bandages rigides, on peut compter 10 0/0 en plus.
On voit combien la consommation est dépendante de la nature du
terrain.
Si on considère qu'une automobile parcourt des trajets essentiel-
lement variables et comme nature des terrains et comme déclivités,
que, d'autre part, le nombre des démarrages (dans les villes) est éga-
lement très variable, on comprend que l'application des formules ne
conduise qu'à des résultats approchés et pour lesquels il est néces-
saire d'appliquer un large coefficient de sécurité.
En général, lorsqu'il s'agit de calculer une batterie devant assurer
un parcours évalué en kilomètres dans Paris, on simplifie beaucoup
la formule en réunissant en un seul terme tous les efforts de traction,
d'après de nombreuses expériences effectuées à Paris. On estime
qu'une voiture bien construite consomme en moyenne 80 watts-
heures par tonne-kilomètre. On aura donc, en appelant M la masse
totale de la voiture (sans la batterie), œ la masse de la batterie, et e
l'énergie massique de celle-ci exprimée en watts-heures par kilo-
gramme d'élément :
80 (M + 3-) = 1000a:e,
d'où on déduira cc^ masse de la batterie. En pratique, les construc-
teurs adoptent une valeur comprise entre 23 et 35 0/0 pour le rapport
de la masse de la batterie à celle de la voiture en ordre de route.
Nous verrons dans le chapitre suivant que les accumulateurs indus-
triels les plus légers ne permettent pas de dépasser 100 kilomètres
BATTERIES D'AUTOMOBILES 88i
sans recharge. Aussi doit-on choisir les types d'éléments qui
donnent les capacités spécifiques les plus élevées.
Dans certains cas cependant, on peut avoir intérêt à adopter des
plaques de capacité spécifique plus réduite, mais moins coûteuses
d'entretien. C'est le cas notamment d'un service d'omnibus à faible
parcours avec adoption soit du changement de batterie, soit de la
charge rapide au terminus, comme cela se fait pour les tramvays
(Berlin possède un service d*omnibus avec charge rapide aux ter-
minus).
De même pour une exploitation de fiacres, il peut être économique
dans certains cas de choisir un type d'élément à capacité spécifique
moyenne, mais peu coûteux d'entretien ; les voitures rentrant alors
au dépôt dans la journée soit pour changer de batterie, soit pour
charger rapidement. Un examen minutieux de chaque cas particulier
peut seul indiquer le système le plus avantageux. On remarquera
en effet que, si chaque voiture doit changer de batterie dans la jour-
née, le nombre total de batteries de l'exploitation doit être plus élevé,
il faut créer des dépôts spéciaux et, en outre, les rentrées au dépôt
donnent lieu à un certain nombre de kilomètres haut le pied.
Un cas particulier est celui de la voiture mixte ou pétroléo-élec-
trique. On sait que dans ces voitures la batterie n'est là que pour
aider le moteur à pétrole accouplé avec la dynamo, dans le cas où la
puissance dépasse la puissance moyenne, et pour absorber l'excédent
de puissance en se chargeant, dans le cas contraire. Comme les
automobiles à pétrole, ces voitures peuvent permettre des parcours-
illimités. Les batteries qui sont utilisées dans ce système n'ont besoin
que d'une faible capacité; elles fonctionnent comme des batteries-
tampon. Aussi peut-on choisir des éléments assez robustes sans
élever par trop le poids. Le rapport entre le poids de la batterie et
celui de la voiture reste plus faible que dans l'accumobile ordinaire.
Sur la voiture Pieper, par exemple, la batterie pèse 125 kilogrammes
pour une voiture de 600 kilogrammes à vide.
Parcours total qu'une accumobile peut fournir sans rechcœge. —
Des différents essais de consommation effectués dans Paris, on peut
c'onclure que la dépense moyenne d'énergie électrique est égale à
80 watts-heures par tonne-kilomètre. En admettant une vitesse de
marche de 20 km. : heure, il en résulte, pour la puissance moyenne
d'une automobile, la valeur 1.600 watts par tonne de poids total
(voyageurs compris).
56
882 LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
Si nous déterniinons maintenant le poids de la batterie par rapport
au poids total de la voiture en ordre de route, nous trouvons qu'il
peut varier de 25 à 35 0/0, selon le type de la voilure. On a pu éle-
ver très notablement cette proportion ; mais, comme il s'agissait
plutôt dans ce cas de voitures de course que de voitures pratiques,
nous admettrons que la proportion 35 0/0 n'est pas dépassée; encore
supposerons-nous qu'elle tient compte non seulement du poids des
éléments, mais encore de celui de la caisse qui les renferme ainsi
que des différents accessoires : connexions et câbles, séparateurs de
bacs, etc.
Dans le cas où la batterie est tout entière renfermée dans une
caisse unique suspendue sous la voiture, voici quels sont, d'après une
exploitation existante, les poids de ces différents accessoires :
Caisse en bois, avec ferrures, et couvercles.. . . 95 kg.
(!^lages et séparateurs divers entre les bacs.. . . 14
Connexions (2 par élément) et câbles 9
Éléments complets 780
Poids total 898 kg.
le poids total se rapportant à une voiture de 2.500 kilogrammes en
ordre de route, le rapport
QÛQ
= 0,36
2500
concorde bien avec la proportion que nous admettons ici.
Des poids détaillés ci-dessus, on peut déduire, pour le rapport
entre le poids total de la batterie montée dans sa caisse et le poids
des éléments, la valeur :
780-''*^'
Par tonne de voiture en ordre de route, nous pouvons donc dispo-
ser de 350 kilogrammes de batterie montée, soit de
350
j— — 304 kilogrammes d'éléments.
1,1. i
Pour déterminer la puissance massique rapportée au kilogramme de
plaques, il importe maintenant de connaître le coefficient d'acces-
soires d'un élément, c'est-à-dire le rapport entre le poids total de
BATTERIES D'AUTOMOBILES
883
rélément et le poids de plaques de celui-ci. Voici quel est ce coeffi-
cient, d'après différents constructeurs :
TYPE D'ACCUMULATBUK
COEFFICIENT
D'ACCESSOIRES
T. E. M., Société pour le Travail électrique des métaux.
B. G. S., Bouquet, Garcin, Schivre
i,59
1,49
1,39
1,45
1,60
1,33
1,42
1,36
Phénix, type i900, à vase pereux
Fulmen
Max
Heinz....
Pbœbus
Blot-Fulmen
On voit que ce coefficient est assez variable : d'une part, il est
d'autant plus élevé que les plaques sont plus légères ; d'autre part^
il varie surtout en raison de l'intervalle laissé entre les plaques et
au-dessous des plaques. Lorsqu'il s'agit de plaques légères, comme
celles imposées par l'automobilisme, et quand on a en vue une exploi-
tation économique, nous estimons que ne prendre, par exemple,
que 3 millimètres d'intervalle entre les plaques, comme le font certains
constructeurs, est tout à fait insuffisant. Pour ces raisons, il convient
d'adopter environ 1,60 pour le coefticient d'accessoires, qui peut être
décomposé comme suit : plaques, 1,00; bac en ébonite, 0,10;
acide, 0,40; accessoires divers (tasseaux, séparateurs, couvercle,
barrettes de plomb), 0,10.
Il en résulte ainsi que le poids de plaques par tonne de voiture
devient :
^ =^ 190 kilog.
La puissance massique moyenne, pour la vitesse 20 kilomètres à
l'heure, devient donc :
1600
190 '
8,42 watts par kilog. de plaques,
et l'intensité massique :
8,42
7~ r= 4,44 amp. par kilog. de plaques,
1 ,90
884
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
en supposant une différence de potentiel moyenne de 1,90 volt pendant
la décharge, valeur très voisine de la moyenne, quelquefois un peu
dépassée dans le cas d'éléments à plaques très légères.
Nous pouvons rechercher maintenant quelles capacités massiques
peuvent donner à ce régime les principaux types actuellement exis-
tants. En ne considérant ici que les accumulateurs français, voici
quelles sont ces valeurs :
TYPE D'ACCUMULATEUR
mil n u BfciAiGE
E.\ HBIIRKB
IKTDISITf liSSIQIE
en
AMP. : KIL. OE PLAQOES
Cir4C[Tf wam
CORRESPO.XDAKTK
en
AMP.-HEL-RBS : KI1.0GR.
r>S PLA^l'ES
T. E. M., Société
pour le Travail
électrique desj
métaux
B. G. S., Bouquet,
Garcin et Schivre .
Phénix, type 1900,
à vase poreux...
Fulmen
Max
Heinz
Phœbus
8
6
*
3
,.
8
6
5
4
H
i
*'
3
!
5
l
3,04
3,91
5,24
2,29
4,05
5,93
2,20
2,65
3,35
3,86
4,59
2,t8
4,07 •
1,94
3,41
4,93
2,17
2,76
3,59
2,84
1,62
2,97
4,86
24,95 1
23,45
21,05
22.90
20,25
17,80
22,00
21,25
20,10
19,.33
18,35
19,90
16,25
19,40
17,05
14,78
17,55
16,75
14,40
14,06 1
12,94
11,86
9,70
Blot-Fulmen
Nous n'avons mentionné dans ce tableau que les types réellement
industriels d'accumulateurs légers pour automobiles. Notons en
BATTERIES D'AUTOMOBILES 885
passant que certains conslructeurs sont capables de fabriquer des
plaques d*une capacité massique de 35 à 40 ampères-heures par
kilogramme. Mais, comme il s'agit de plaques à très faible durée,
leur emploi en automobilisme ne peut être qu'exceptionnel (cas des
courses par exemple).
Dn restant sur le terrain industriel, le tableau précédent nous
montre qu'il est possible de trouver des éléments capables de débiter
pendant cinq heures au régime de 4,44 ampères par kilogramme de
plaques, et donner ainsi 5 . 4,44 = 22,2 ampères-heures par kilo-
gramme de plaques, ce qui signifie que, dans les conditions ci-dessus
établies (35 0/0 du poids pour la batterie, et vitesse de 20 kilomètres
par heure), il est possible d'avoir une accumobite pratique capable
d'effectuer un parcours de 5 . 20 = 100 kilomètres sans charge.
Remarquons que le parcours augmente très vite lorsqu'on fait
croître la proportion de poids de la batterie et qu'on diminue la
vitesse, par suite de la propriété que possèdent les accumulateurs
d'avoir une capacité assez rapidement croissante quand l'intensité
diminue. Un calcul simple nous montrerait ainsi la possibilité de par-
cours de 200 à 300 kilomètres pour les voitures de courses.
Pour nous en tenir à la voiture pratique, nous pouvons dire que
le parcours de 100 kilomètres est largement suffisant pour l'électro-
mobilisme urbain, où la moyenne des parcours journaliers ne dépasse
pas 50 kilomètres. Nous estimons cependant que cette réserve, qui
peut paraître élevée a priori^ est nécessaire pour parer, d'une part,
aux éventualités d'augmentation de consommation (mauvais état de
la voie, par exemple), et, d'autre part, à la baisse lente de capacité
des batteries pendant leur fonctionnement.
On pourrait éviter cette diminution ; mais il faudrait pour cela
consentir à des frais d'entretien trop onéreux, et comme les plaques
(les négatives principalement) sont en état d'assurer un long service
avec une capacité qui diminue d'une façon graduelle, mais lente,
mieux vaut les utiliser ainsi en partant d'une capacité initiale très
supérieure.
Ces raisons rendent très difficile l'emploi des plaques genre
Planté dans les accumobiles, à moins de prévoir un change-
ment de batterie dans la journée, ce qui exige un retour au dépôt,
des frais supplémentaires de manutention, et surtout un certain
nombre de kilomètres haut le pied réduisant d'autant le parcours
utile. Dans le tableau précédent en effet, toutes les plaques sont du
type à oxydes rapportés, sauf le dernier élément, dont les positives
886
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
sont à grande surface. Sa capacité spécifique est la plus faible et
atteint à peine 10 ampères-heures au régime de 4,44 ampères par
kilogramme de plaques, ce qui ne permettrait dans les condition)»
ci-dessus qu'un parcours de :
10
4,44
. 20 = 45 kilom.
Sur le montage des batteries d'automobiles. — Nous ne dirons rien
ici du montage des éléments qui a été traité dans la deuxième partie.
Rappelons que les bacs sont toujours en ébonite, le celluloïd devant
Fio. 565 et j66. — Fiacre de la Compagnie des Voitures électromobiles.
être proscrit par suite de son inilammabilîté et du danger des étin-
celles dans une batterie dont la tension peut atteindre 110 volts.
La fermeture des éléments doit être aussi hermétique que possible,
tout en restant simple de façon à rendre faciles les opérations d'en-
tretien. Le nombre d'éléments d'une batterie d'automobile est en
général compris entre 40 et 45. Il est déterminé par la tension
110 volts dont on peut disposer pour la charge sur les secteurs.
Les éléments sont montés de différentes façons sur la voiture. Dans
le fiacre de la Compagnie des Voitures électromobiles, représenté
en figures 565 et 566, les éléments sont montés dans une caisse indé-
BATTERIES D'AUTOMOBILES
887.
pendante suspendue au-dessous du châssis par quatre chaînes ratta-
chées au truck par l'intermédiaire de ressorts. Ce procédé, qui a Tincon-
vénientde rendre la voiture peu élégante, possède lavantage de per-
mettre le remplacement rapide d'une batterie épuisée par une batterie
chargée. C'est là un point importante considérer dans une exploila-
Fio. 567. — Coupé Kriéger.
tion, et c'est pour celte raison que la Compagnie générale des Voi-
tures de Paris a adopté ce système dans son entreprise de fiacres
électriques. Le fiacre utilisé par cette Compagnie est le type de la
Compagnie française des Voitures électromobiles représenté en
figures 565 et 566. Les accumulateurs, du type T, E. M., pèsent
750 kilogrammes pour un poids total de voiture à vide égal à
2300 kilogrammes.
Lorsqu'on recherche l'élégance, on dissimule les accumulateurs.
Dans le coupé Kriéger, par exemple [flg. 567), et dans la nouvelle
voiture de la Compagnie française des Voitures électromobiles, les
accumulateurs sont répartis sous le siège du conducteur et sous le
siège des voyageurs. Le montage et la sortie des caisses sont longs
et incommodes.
Une autre disposition, représentée en figure 568, est celle du cab
Jeantaud. Ici tous les éléments sont groupés dans une caisse séparée
portée par l'essieu avant. La batterie, du type Fulmen, renferme
44 éléments et pèse 405 kilogrammes pour un poids total de la voi-
ture égal à 1410 kilogrammes (y compris les deux voyageurs).
Quelle que soit la disposition employée, il est indispensable de
prendre certaines précautions dans le montage, de façon à assurer un
888
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
isolement suffisant. La caisse doit d'abord être recouy^erte de plu-
sieurs couches de peinture ou de vernis inattaquables à Tacide. Son
fond doit être muni de rigoles et de trous permettant Técoulement
rapide de Tacide renversé accidentellement ou par les projections
pendant la charge. Les bacs ne doivent pas porter directement sur
le fond de la caisse; il est bon d'interposer des tasseaux ou des
bandes en ébonite. Les différentes séries de bacs ne doivent pas se
Fio. 568. — Cab Jeantaud.
toucher, car il en résulterait des dérivations entre bacs portés à des
potentiels différents. Aussi doit-on disposer entre ces rangées des
calages isolants dont l'épaisseur est limitée par le faible encombre-
ment dont on dispose en général; dans certains cas, on choisit des
bacs en ébonite qui portent sur deux de leurs faces des nervures ou
des aspérités, de telle sorte que les surfaces de contact entre éléments
voisins sont très réduites, ce qui atténue les perles possibles par
dérivations.
Pour réunir tous les éléments en tension, on peut adopter ou les
connexions soudées ou les connexions boulonnées. Dans le premier
cas, les contacts sont parfaits ; mais le montage et le démontage sont
rendus plus difficiles et nécessitent l'emploi de la soudure autogène.
Dans le second cas, le montage et le démontage sont simples et
rapides; mais les connexions demandent un certain entrelien.
Dans tous les cas, les connexions ne doivent pas être trop rigides,
car elles casseraient sous Tinfluence des trépidations. Une bonne
précaution consiste à disposer des connexions doubles de façon à
BATTERIES D'AUTOMOBILES 889
éviter les dangers de panne par rupture de connexion. Avec une
batterie bien montée, ces dangers n'existent pas.
Lorsqu'on adopte la connexion soudée, on donne une certaine
élasticité en choisissant un câble de cuivre sous plomb portant à ses
deux extrémités un oeillet en plomb ; dans cet œillet, on engage le
téton porté par la barrette de connexion des' plaques et on elTectue la
soudure autogène. La soudure électrique est excessivement pratique
dans ce cas. Grâce à son enveloppe de plomb, la connexion est inatta-
quable. On a quelquefois employé du câble de cuivre sous gaine en
caoutchouc; mais on n'évite pas ainsi Tattaque du cuivre qui peut
être rongé sous Tenveloppe sans qu'on s'en aperçoive.
Le montage le plus employé avec connexion boulonnée consiste en
lames de clinquant accolées et repliées en zigzag de façon à pré-
senter une élasticité aussi grande que possible. La connexion ainsi
constituée porte un trou à chaque extrémité. Un boulon en laiton
passe dans ce trou ainsi que dans le trou correspondant d'une queue
en plomb soudée à la barrette qui réunit les plaques. Le serrage de
la connexion est effectué par des écrous et rondelles. Afin de retarder
l'attaque par l'acide, on doit graisser ces connexions après le serrage.
Des deux extrémités de la batterie partent les câbles de groupage.
Ceux-ci doivent être à isolement fort et, dans leur parcours, on doit
les isoler aussi bien que possible de la caisse des accumula-
teurs.
Sur la charge des batteries d'automobiles. — Les prescriptions
générales données à propos des batteries stationnaires s'appliquent
ici. Il faut cependant tenir compte de ce fait que très rarement le
conducteur d'automobile sait ce qu'a débité sa batterie. Seul un
compteur de quantité ou d'énergie pourrait indiquer la décharge de
la batterie; malheureusement, les compteurs n'ont pas donné de
bons résultats sur les voitures, à cause des trépidations. Une indi-
cation approchée peut être donnée par un compteur kilométrique.
Sachant qu'une voiture consomme en moyenne 80 watts-heures par
tonne-kilomètre, on déduit facilement du poids de la voiture et du
parcours en kilomètres la décharge de la batterie. Mais ce n'est là
qu'une approximation, puisque, comme nous l'avons vu, la
consommation est assez variable suivant les circonstances.
Pour ces différentes raisons, c'est la tension de la batterie qui doit
servir d'indicateur de fin de charge. Les batteries à grande capacité
spécifique doivent être chargées lentement. Au régime normal, la
890
LES ACCUMUIATEURS ÉLECTRIQUES-
tension par élément monte à 2,5 volts en moyenne (valeur donnée
exactement par le constructeur pour le type déterminé) à la fin de la
charge. On chargera donc jusqu'à cette valeur. De temps en temps il
sera bon de prolonger la charge pendant quelques heures a régime
plus lent (moitié du régime normal, par exemple).
Rappelons ici qu'on a intérêt, au point de vue de la conservation
des plaques, à adopter pour une charge d'un temps déterminé une
intensité décroissante. Au dé-
but de la charge, par exemple,
on peut adopter une intensité
double du régime normal; à la
fin, on laisse baisser jusqu'à
moitié de ce régime.
Pour les voitures particu-
lières, la charge se fait, la
batterie restant sur la voiture.
Comme le conducteur n'est pas
toujours électricien, il faut
rendre très simples les opéra-
tions de mise en charge et
impossibles les fausses ma-
nœuvres telles que Tinversion
des batteries.
On a imaginé à cet effet des
coffrets de charge pour batte-
^-(^■I,
Fio. 569. — Schéma du coffret
de charge T. E. M.
ries d'automobiles. Ces coffrets, installés sur les secteurs, renferment
tous les appareils nécessaires à la mise en charge et à la surveil-
lance de cette charge. Les prises de courant sont telles que toute
erreur de pôle est rendue impossible.
Parmi les dispositifs les plus pratiques employés pour la charge
des batteries d'automobiles, signalons le coffret de charge T. E. M.
de la Société pour le Travail électrique des métaux. La figure 569
représente le schéma du coffret; les figures 570 et 571, ce coffret
monté en applique, et la figure 572, les détails de la prise de courant
à double conducteur.
Des bornes de charge m reliées aux deux pôles de la dynamo ou
du secteur, le courant traverse un interrupteur bipolaire A, des
coupe-circuits /, un ampèremètre c, un compteur de quantité a, un
rhéostat g avec commutateur à curseur /*, puis arrive à la batterie
par la prise de courant universelle i. En outre, un voltmètre d avec
BATTERIES D'AUTOMOBILES
891
commutateur e à deux directions permet de lire la tension du réseau
ou de la batterie en charge.
Tous ces appareils sont enfermés dans un coffret dont la porte est
munie à la partie supérieure d'une glace qui permet de voir les
cadrans de Tampèremètre et du compteur.
Fio. 510 et 511. — Coffret de charge T. E. M.
Une lampe y peut s'allumer automatiquement lorsqu'on ouvre la
porte du coffret.
La prise de courant universelle se compose d'un câble souple à
deux conducteurs, enfermé dans une gaine en cuir et terminé à ses
8
Fio. 572. — Détails de la prise de courant T. E. M.
extrémités par deux raccords semblables pouvant s'emboîter aussi
bien sur la prise de courant du coffret que sur celle de la batterie.
Chaque raccord comprend deux tubes fendus, en laiton, de diamètres
différents et de longueurs inégales, placés concentriquement à Tinté-
rieur d'un manchon en bois qui les protège. Chacun de ces tubes
892
LES ACCUMUIATEUKS ÉLECTRIQUES
porte une douille dans laquelle est soudé un conducteur reliant les
tubes semblables de deux raccords.
Aux' extrémités des tubes sont montées des bagues fendues en
acier qui, formant ressort, resserrent légèrement ces tubes et
assurent un bon contact sur la prise de courant fixe. Celle-ci, sem-
blable à celle de la batterie, se compose d'une virole en laiton reliée
FiG. 573. — Manœuvre des batteries au dépôt d'Aubervilliers.
au pôle négatif et assujettie à Textérieur d'une monture en bois évi-
dée intérieurement et dans Taxe de laquelle est fixée une tige en
laiton reliée au pôle positif.
Le câble qui relie la batterie au cofTret passe sur le côté de Tenve-
loppc à travers une échancrure fermée par un tampon mobile.
Afin d'éviter qu'on retire le raccord sans ouvrir le circuit, le man-
chon en bois de ce raccord possède à la partie inférieure un épaule-
ment sur lequel vient reposer la manette de l'interrupteur lorsque
celui-ci est fermé.
Lorsqu'il s'agit d'une exploitation comme celle qui a été entreprise
BATTERIES D'AUTOMOBILES 893
il y a peu années par la Compagnie générale des Fiacres à Paris, les
batteries sont chargées à Tusine. Les voitures dont les batteries sont
déchargées rentrent au dépôt. Elles laissent là leurs batteries épui-
sées et repartent de suite avec de nouvelles batteries. La figure 573
montre comment se faisait au dépôt d'Aubervilliers Tenlèvement des
batteries. La voiture rentrant au dépôt venait se placer sous un
hangar abritant deux plates-formes avec plans inclinés. La voiture
monte sur le plan incliné; un chariot sur rails est glissé sous la
batterie et vient se placer sur la plate-forme d'un monte-charge
hydraulique. Ce monte-charge soulève la batterie que Ton détache
des chaînes de suspension à la caisse. Puis on fait redescendre le
chariot au niveau des rails, et la batterie est ensuite conduite avec
son chariot dans la salle de charge. Une manœuvre inverse permet'
de munir la voiture d'une batterie chargée.
Un dispositif du même genre est employé à New- York pour les
fîacres électriques ^
Sur rentretien des batteries d'automobiles. — Les prescriptions
générales d'entretien sont à peu près les mômes que pour les batte-
ries de tramways. Le niveau du liquide dans les bacs doit être main-
tenu toujours au-dessus des plaques. Si la batterie charge générale-
ment 9ur la voiture, il faut la sortir périodiquement (une ou deux
fois par semaine, par exemple, selon la température, la charge, le
montage, etc. )^ afin d'ajouter de Teau dans les éléments. On profitera
de celte visite pour examiner la tension (fin décharge) des différents
éléments et on s'assurera ainsi qu'il n'y a pas d'éléments faibles. Au
besoin, pour mieux découvrir ceux-ci, on provoquera une petite
décharge de quelques instants de la batterie sur un rhéostat. Dans le
cas où un élément est reconnu faible, on doit le remplacer par un
élément de rechange, puis examiner la cause du mal (court-circuit,
insuffisance de capacité des plaques, etc.), et y remédier comme il a
été indiqué pour les batteries à poste fixe.
Les démontages et remontages périodiques de toute la batterie,
effectués en vue d'enlever la matière déposée dans les éléments,
doivent être un peu plus fréquents que dans les exploitations de
tramways, par suite de la plus grande limitation de l'encombre-
ment, qui oblige à ne prévoir qu'un faible logement pour la matière
et à rapprocher les plaques.
1. VÉclairage électrique, t. XXII, p. 88; 20 janvier 1900.
894 LES ACCUMUrJLTEURS ÉLECTRIQUES
La durée des plaques est également plus faible, parce qu*il s'agit
de plaques à plus grande capacité spécifique.
Lorsque les éléments sont assemblés par des connexions en cuivre
boulonnées, il y a en outre à assurer Tentretien de ces connexion s et
de ces boulons, qui s'attaquent rapidement si on ne prend pas le soin
de les nettoyer assez fréquemment et de les enduire d'huile, de vase-
line ou autre substance protectrice.
Pour examiner la question économique dans les accumobiles, il
est intéressant de délerniiner les dépcnc>cs d'entretien dues aux bat-
teries d'accumulateurs.
Une évaluation exacte est très difficile à établir, puisque, pour être
rigoureux, il faudrait tenir compte du type d'accumulateur choisi
et aussi des conditions et de l'importance de l'exploitation envi-
sagée.
Les dépenses les plus importantes sont dues au remplacement
des positives, des négatives et des bacs en ébonite, et à la main-
d'œuvre de démontage et remontage des batteries.
De bonnes plaques positives, de capacité spécifique telle qu'elles
permettent d'obtenir, dans les conditions exposées précédemment,
un parcours initial de 100 kilomètres, peuvent facilement assurer,
avant leur remplacement, un parcours total de 7.000 kilomètres. Le
prix de revient de ces plaques, de fabrication économique, est de
1 fr. 30 environ par kilogramme. Pour les plaques négatives, on peut
compter une durée une fois et demie plus grande, soit 10.500 kilo-
mètres, et un prix de revient de 1 fr. 50 par kilogramme. La durée des
négatives pourra d'ailleurs augmenter d'autant plus qu'on se con-
tentera d'une capacité plus faible dans la suite.
La durée des bacs en ébonite est supposée ici égale à cinq années
et nous prenons comme prix de l'ébonite 10 francs par kilo-
gramme.
Au sujet de la main-d'œuvre, nous estimons que les batteries
doivent être démontées et nettoyées tous les 3.50D kilomètres.
Dans ces conditions, on peut calculer comme suit les dépenses
d'entretien relatives à 1 tonne de poids total de voiture et par kilo-
mètre, d'après les chiffres donnés dans le chapitre précédent. Nous
admettons ici que le poids des positives est égal à celuî des néga-
tives. En réalité, il peut y avoir une petite différence en plus ou en
moins, d'après le nombre de plaques de l'élément, car si d'un côté la
négative pèse un peu moins que la positive, d'un autre côté il y a
toujours pour n positives n -f- 1 négatives. En moyenne, on peut
BATTERIES D'AUTOMOBILES 895
admettre un poids total égal, soit :
— =r 95 kilogrammes.
DÉPENSES d'entretien
95 . i 3
Plaques positives ' * -- 0,0177
95 1 o
Plaques négatives ' '' =: 0,013$
Bacs en ébonite. Le poids de bacs pour 30'» kitogr. dV^t^ments est
égal, d'après ce que nous avons vu, à Tïï""^ ~- '^ kilogr.
D'où une dépense totale de 19 . 10 = 190 fr. en rlmi années.
Si la voiture parcourt en moyenne 50 kilomètres pendant
environ 3kO jours par an, la dépense par tonne-kilomètre
<»«'''«°' r.. 340 .50 = «•'^'-2
20
Main-d'œuvre de démontage et de remontajze - = 0,0057
Total 0,0392
Nous ne tenons pas compte ici de Tentretien des autres acces-
soires, qui est très faible comparativement et qui peut être compensé
par la reprise des vieilles matières : plomb, oxydes, ébonite.
On peut donc cjmpter pour l'entretien des accumulateurs indus-
triels à grande capacité spécifique une dépense d^environ Ofr. 04 par
tODne*kilomètre de voiture en ordre de marche. Une voiture de
1.800 kilogrammes parcourant en moyenne 50 kilomètres par jour
donnera lieu à une dépense de :
l,8r. 40 . 0,05 = 3,60 francs environ par jour
pour l'entretien de la batterie.
Ces valeurs sont loin d'être absolues ; elles donnent seulement une
approximation ; d'ailleurs la façon de conduire la voiture, qui influe
sur la consommation par tonne-kilomètre, influe également sur la
durée de la batterie. De même la façon de charger exerce une cer-
taine influence sur la durée des plaques ; les batteries à grande
capacité spécifique doivent être chargées lentement, et il faut éviter
les fortes surcharges.
Comme dépenses obtenues en pratique, nous citerons les
896 LES ACCLMULATEURS ÉLECTRIQUES
chiffres donnés* par la Compagnie française des Voitures électromo-
biles et relatifs aux voitures de grande remise effectuant un par-
cours d'environ 50 kilomètres par jour. L'entretien des accumulateurs
revient là à 3 fr. 50 par jour, soitO fr. 07 par kilomètre -voiture, alors
que les dépenses totales journalières atteignent 0 fr. 46â par kilo-
mètre-voiture.
Ces chiffres concordent assez exactement avec ceux donnés ci-
dessus (0 fr. 04 par tonne-kilomètre], puisque dans ce cas la voi-
ture pèse environ 1.800 kilogrammes en ordre de marche.
1. Sencierel Delasalle, les Automobiles électriques^ p. 13.
CHAPITRE Vil
NAVIGATION PAR ACCUMULATEURS
Les accumulateurs sont employés pour la propulsiou des bateaux
de plaisance et des bateaux de guerre (sous-marins) ; les applications
à la navigation industrielle sont moins nombreuses.
Les parcours que Ton peut effectuer avec une batterie d'accumula-
teurs, sans recharge, sont d'autant plus grands que la vitesse est
plus faible ; mais ils augmentent alors beaucoup plus rapidement
que dans le cas de la traction sur route. C'est qu'en effet, dans ce
dernier cas, l'effort de traction (sauf en ce qui concerne la résistance
de l'air aux très grandes vitesses) est à peu près indépendant de la
vitesse, tandis que, sur eau, Teffort est proportionnel au carré de la
vitesse, comme nous allons le voir.
Calcul d'une batterie pour bateau. — L'effort F en tonnes à exer-
cer sur un bateau pour le faire avancer à une vitesse V en mètres
par seconde dans des eaux larges et tranquilles est donné par la
formule ^ :
F = k -~,
"^
dans laquelle A est le maître-couple (la plus grande section trans-
versale de la partie plongée) en mètres carrés; h est un coefficient
qui dépend de la forme du bateau et qui varie, en général, de 0,10 à
0,16 pour les bateaux bien taillés pour la course. Lorsque la section
de l'eau n'est pas très grande par rapport à A (dans les canaux
étroits, par exemple), k augmente et peut atteindre et dépasser 0,20.
1. Reynier, V Accumulateur volta'lque^ p. 206.
898 LES ACCUMCLATEURS ÉLECTRIQUES
Pour un parcours total de L mètres, le travail nécessaire devient :
T = A -r — L tonnes-mètres,
ou encore T =: — :r-;r— watts-heures.
/,2
En rivière, Teau ayant une vitesse propre r, on devra remplacer Y
par V ±1 V, selon qu'on montera ou descendra le courant. Le travail
exprimé ici est le travail utile. Le travail que devra donner la batterie
sera plus grand. En appelant p le rendement du moteur électrique,
avec sa transmission mécanique (p est voisin de 0,75), et p' le ren-
dement des hélices (de bonnes hélices, d'assez grand diamètre, ont
un rendement de 0,86), on aura pour le travail à exiger de la bat-
terie
«. *AV«L
' = 7;^'
le temps de parcours étant
Si on appelles? la masse de la batterie en kilogrammes d'un type
d'élément dont on connaît Ténergie massique e exprimée en watts-
heures par kilogramme, on aura pour la masse x de la batterie :
j; . e =: r*
■7,?PP
Cette formule montre bien que, pour effectuer un même parcours L,
la masse d'accumulateurs augmentera très rapidement avec la
vitesse, puisque, d'une part, x est proportionnel à V*, et que, d'autre
part, e, énergie massique de la batterie, diminue notablement lorsque
le temps de décharge devient plus faible.
Navigation de plaisance. — Les avantages que retire la navigation
de plaisance de la traction par accumulateurs sont les mêmes que
ceux de la traction électrique sur route. L'absence de bruit, d'odeur,
de chaleur ainsi quela simplicité de manœuvre font de la propulsion
par accumulateurs la navigation de plaisance par excellence.
NAVIGATION PAR ACCUMULATEURS
899
L'inconvénient actuel réside dans les difficultés de la recharge, les
postes de recharge sur rivière étant très peu nombreux.
Notre intention n'est pas de décrire ici les nombreux types de
bateaux électriques déjà construits. Nous donnerons cependant, en
figure 574, la coupe du canot électrique Immisch, qui montre le
logement le plus généralement employé pour les accumulateurs.
3
^^^^^^g_^^— - ,^.^-, ^-^.^^ ^ ^■.■. ...^ ,.,^ ^■...^■■^.^ ^,.^
1
Fio. 574. — Canot Immisch, à accumulateurs.
Ceux-ci sont disposés sous les deux rangées de banquettes.
Sur la Tamise à Londres, les bateaux de ce type sont très nom-
breux et la Compagnie Woodhouse et Rawson a réparti le long du
fleuve des stations de charge, comme celle représentée en figure 575.
Z C^urti&î-
Fio. 575. — Station de charge pour bateaux électriques, sur la Tamise.
C'est une grande barque, qui peut être remorquée et qui renferme
une machine à vapeur de 50 chevaux actionnant deux dynamos.
Sur la Sprée, à Berlin, la navigation par accumulateurs est égale-
ment assez développée.
Navigation industrielle. — 11 n'y a guère eu que des essais entrepris
dans cette voie. Signalons les expériences faites en 1894 sur la pro-
pulsion des péniches de canaux et rivières ^ Les accumulateurs
1. Vlnduslne électrique, t. lîl, p. 447 ; 10 octobre 1894.
000 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
étaient du type T. E. M. Nous mentionnerons également les essais
de touage électrique dans les égouts de la ville de Paris. Le bateau
à toueur électrique était actionné à Taide d'une batterie Fulmen de
60 éléments pouvant débiter 60 ampères pendant deux heures.
Dans certains cas, la navigation par accumulateurs électriques
peut être plus avantageuse que celle à vapeur. Lorsqu'il s'agit, par
exemple, d'un service de bacs, la traversée étant courte et les arrêts
relativement longs, la machine à vapeur doit avoir une très grande
puissance et est mal utilisée. Il est plus économique alors de monter
un groupe électrogène de plus faible puissance qui marche toujours
à pleine puissance, soit pour charger une batterie d'accumulateurs,
soit pour débiter en parallèle avec celle-ci sur le moteur électrique
entraînant l'hélice.
Navigation sous-marine. — Dans les sous-marins, on emploie uni-
quement la traction électrique par accumulateurs (du moins pour le
fonctionnement en immersion), tous les autres modes de propulsion
étant impossibles, puisqu'ils fonctionnent avec combustion et perte
de poids, ce qui est inadmissible pour l'habitabilité et la flottabilîté.
Certains sous-marins ne possèdent que la propulsion par moteurs
électriques et accumulateurs. Comme les parcours sont, ainsi que
nous l'avons vu, forcément limités, ces sous-marins n'ont qu'un rayon
d'action assez faible et ne peuvent s'éloigner à de grandes distances
de leur poste de charge.
Dans d'autres types, qu'on appelle sous-marins autonomes, la pro-
pulsion électrique par accumulateurs n'est employée qu'en immer-
sion. A la surface, le sous-marin utilise la puissance d'un moteur à
vapeur, qui sert en même temps à effectuer la recharge de la bat-
terie.
Nous avons étudié dans les descriptions (Voir notamment les
figures 232, 233 et 234) différents types d'accumulateurs pour sous-
marins. Ces accumulateurs sont, en général, montés dans des
bacs en cbonlte introduits dans des caisses en bois consolidées
par des armatures extérieures. La fermeture doit être aussi her-
métique que possible : en effet, le bateau peut dans certains cas
être assez fortement incliné, et il importe d'éviter les renversements
d'acide. Des bouchons spéciaux que l'on peut retirer au moment de
la mise en charge permettent le dégagement gazeux.
Pendant cette opération de la charge, il est très important de
prendre des dispositions (ventilateurs électriques par exemplei en
NAVIGATION PAR ACCUMULATEURS
901
vue de la ventilation du bateau. L'encombrement étant limité, l'at-
mosphère du bateau ne tarderait pas en effet à être remplie du mé-
lange détonant hydrogène-oxygène que la moindre étincelle suffirait
à faire exploser.
Les plaques de même polarité d'un élément sont réunies soit par
Fir.. :il6. — Sous-marin Goubet n' \.
soudure à une barrette en plomb, soit par un boulon. Dans ce der-
nier cas, les queues des plaques traversent le couvercle par un joint
étanche et le boulonnage est extérieur, ce qui diminue les chances
Fio. 577. — Sous-marin Gymnote.
d'attaque des boulons; les connexions de bac à bac sont serrées sur
ces mêmes boulons. Lorsque les plaques sont soudées à une barrette
en plomb, celle-ci se trouve sous le couvercle, qui n'est alors traversé
que par un téton en plomb portant une tige filetée qui permet de
boulonner la connexion extérieurement.
Les capacités spécifiques que Ton exige de ces éléments, tout en
restant assez élevées, ne sont pas aussi grandes que celles des élé-
ments d'automobiles ; mais la durée est plus longue. A ce propos, il
902 LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
est intéressant de signaler ici les résultats d'un Concours d'Accumu-
lateurs pour sous-marins, concours effectué en 1901-1902 par la Ma-
rine française ^ D'un poids maximum de 225 kilogrammes, les élé-
ments devaient débiter à 660 ampères et charger à 330 ampères. On
éliminait successivement les éléments lorsqu'ils n'étaient plus ca-
pables de débiter une demi-heure au régime de660 ampères jusqu'à la
tension minima 1,65 volt. On restituait pendant la charge une quan-
tité d'électricité supérieure de 50 0/0 à celle fournie pendant la dé-
charge précédente.
Sur 21 éléments engagés, 11 étaient du type à oxyde rapporté,
9 avaient des positives genre Planté et des négatives à oxyde rap^
porté et 1 seul possédait positives et négatives genre Planté.
Après 251 décharges, 5 éléments fonctionnaient encore, parmi
lesquels 4 à positives et négatives du type à oxyde rapporté et 1 seul
à positives Planté et négatives à oxyde rapporté.
Ces essais montrent que, pour cette application spéciale, les élé-
ments à oxyde rapporté paraissent les plus favorables.
Quant à la disposition des éléments dans le bateau, elle est assez
variable. Dans le Ooubet n^ 1 [fig. 576), la batterie de 30 accumula-
teurs est logée à l'avant en A. Dans le Gymnote [fig, 577), la batterie,
du type T. E. M., est située au milieu dans une cabine spéciale en A.
Le nombre des sous-marins est actuellement assez élevé et il s'ac-
croît de jour en jour dans toutes les marines de guerre ; mais c'est
la France qui en possède le plus. Cette application aux bateaux sous-
marins semble donc devoir se classer parmi les plus importantes des
applications des accumulateurs.
VÉclairage électrique, t. XXXIl, p. 229 ; 16 août 1902.
CHAPITRE VIII
SUR L'AÉROSTATION PAR ACCUMULATEURS
Nous nous contenterons de signaler cette application, que les pro-
grès eiïectués en accumulateurs pendant ces dernières années
rendent actuellement possible.
Le calcul d'une batterie d'accumulateurs pour ballon dirigeable
peut se faire approximativement d'après les formules indiquées par le
commandant Ch. Renard ^ pour les ballons allongés (y compris na-
celle et filet).
La résistance F en kilogrammes opposée par Tair au mouvement
longitudinal de Tappareil est égale à 0,0i685D^Y^, en appelant D le
diamètre du ballon en mètres, et V sa vitesse en mètres par seconde.
La puissance utile P„ en kilogrammètres par seconde est donc
0,0i685D2V' et, en faisant intervenir le rendement de Thélice, la
puissance P à exercer sur Tarbre de Thélice devient égale à
0,0326D»V».
Si on appelle o le rendement du moteur électrique et de la trans-
mission, Ha longueur du parcours en mètres, x la masse en kilo-
grammes de la batterie d'énergie massique e en watts-heures par
kilogramroa au régime de décharge t? (temps de décharge en
secondes), on aura
9,81 . 0,0326DgV3/
3600 p ~^^'
d'où on déduira la masse x de la batterie.
1. Comptes Rendus à V Académie des Sciences^ 7 décembre 1885.
CHAPITRE IX
ÉCLAIRAGE ÉLECTRIQUE DES VÉHICULES A L'AIDE D'ACCUMULATEURS
Une application assez importante des batteries d'accumulateurs
est celle de Téclairage des véhicules. Lorsque le véhicule est à trac-
tion électrique, les lampes sont alimentées par la source électrique
elle-même. Mais, dans tous les autres cas, que la traction soit mé-
canique ou animale, l'éclairage électrique n*est industriellement
possible que par l'emploi de batteries d'accumulateurs.
C'est ainsi que certaines voitures de maître ou de grande remise
sont munies d'une batterie de quelques éléments (on prend souvent
6 éléments pour des lampes de 12 volts) qui assure l'éclairage. On
éclaire de même certains tramways. Dans ces cas les éléments, qui
doivent être transportables, sont montés dans une caisse que Ton
enlève pour la charge à la fin du service.
Mais l'application la plus importante, et sur laquelle nous insiste-
rons davantage ici, est celle de l'éclairage électrique des trains.
Avantages de réclairage des trains par accumulateurs. — Les
avantages de l'éclairage électrique sur l'éclairage à l'huile sont in-
discutables ; ils peuvent se résumer comme suit : propreté, plus
grande intensité lumineuse sans échauffement, possibilité d'allumage
et d'extinction à volonté, moindre manutention, constance de l'éclai-
rage, etc.
Au point de vue économique, à égalité d'intensité lumineuse,
l'éclairage électrique peut être également plus avantageux. Voici en
effet quelques chiffres donnés à ce propos par MM. E. Sartiaux et
C. Jacquin * et relatifs à l'éclairage adopté sur les chemins de fer du
Nord, avec accumulateurs du type T. E. M.
l. Bévue générale des chemins de fer (mars i^9^) ]'- VJndustne électrique, t. Il,
p. 234 ; 25 mai 1893.
ÉCIAIRAGE ÉUiCTRIQlK 1>KS VKHICl'LES A LAIDK DACCUMULATJ^'RS ^OH
Pour une voiture de 1" classe, à quatre compartiments renfer-
mant chacun une lampe de 10 bougies, on compte comme prix d'ins-
tallation :
Francs
16 éléments à 0 plaques coBtenusdnns 8 boîtes.. 462 »
4 coffres fixes avec ferrures et accessoires i20 »
2 commutateurs 7 »
4 supports 30,60
4 lampes 7,80
4 contacts 21,60
Câbles de raccordement et pose 66 «
Total 725 »
La batterie peut alimenter les 4 lampes de 10 bougies (30 watts)
pendant trente heures et donner 120 làmpes-heures, ou 3.G00 watts-
heures.
A la charge, en comptant un rendement en quantité égal à 0,85^
il faut fournir à la batterie 143 ampères-heures, soit^ sous 2,4 volts
par élément, 5.500 watts-heures.
A 20 centimes le kilowatt-heure, la dépense d'énergie devient, par
lampe-heure :
5,5.0,2 ^ ....
— Ton ^^ millimes.
L'entretien des accumulateurs, compté à 10 0/0 par an, pour un
éclairage de 2.190 heures, donne lieu à une dépense de
46 2
— ^ — ' = 5,3 millimes par lampe-lieure.
Le renouvellement des lampes, en supposant une durée de
300 heures, représente 6,5 millimes par lampe-heure.
L'amortissement du capital à 5 0/0 et Tintérét à 4 0/0 représentent
4,8 millimes par lampe-heure.
La manutention, comptée comme pour Thuile, revient à 3,3 mil-
limes par lampe-heure.
Les dépenses totales sont ainsi égales à 28,9 millimes par lampe-
heure de 10 bougies, tandis qu'elles s'élèvent à 38 millimes par
lampe-heure de 7 bougies dans le cas de l'éclairage à l'huile.
En Allemagne, d'après M. Staberow*, le prix de revient de la
1. L'Industrie électrique, t. IV, p. 302; 2o juillet 189:i.
90ê LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
lampe-heure de 10 bougies serait de 34 millimes, et, en ajoutant un
dividende de 4 0/0 et 3 0/0 d'amortissement, on arriverait à 78 mil-
limes.
En Suisse, sur le Jura-Simplon, d'après le D' Bûttner, la lampe-
heure de 10 bougies reviendrait a 44 millimes.
Enfin, les chemins de fer du Danemark arriveraient au prix de
76 millimes.
Si on compare avec le prix de revient de Téclairage au gaz riche,
on trouve, d'après M. Wallitseeck ' , que Téclairage électrique peut
être plus économique pour de grandes installations. L'Administra-
tion impériale des Postes allemandes, par exemple, donne pour 1898
le prix de 44 millimes par lampe-heure de 12 bougies dans le cas- de
Téclairage électrique, et 56 millimes pour la même quantité de lu-
mière avec Téclairage au gaz d'huile.
Depuis ces dernières années, Tacétyléne est devenu un concurrent
plus sérieux de Téclairage électrique. Mais, par suite des dangers
qu'il présente, on le mélange au gaz d'huile (3/4 de gaz d'huile et
1/4 d'acétylène), ce qui double le pouvoir éclairant de ce dernier.
Dans ce dernier cas, l'éclairage est cependant très souvent moins
économique que l'éclairage électrique par batterie et dynamo, no-
tamment sur les grandes voitures à éclairage intense.
Différents systèmes d'éclairage des trains. — a) Emploi des bai-
leries d'accumulateurs seules, — Différents systèmes sont actuelle-
ment employés pour l'éclairage électrique des trains. Les plus impor-
tants sont ceux qui utilisent uniquement les accumulateurs. Dans
quelques autres systèmes on emploie à la fois des dynamos et des
accumulateurs.
Dans le premier cas, on peut soit adopter une ou deux batteries
pour le train entier, soit munir chaque wagon d'une batterie.
La première méthode ne peut être employée que sur les petits
réseaux avec des trains qui ne changent pas souventde composition,
n'ont que de petits parcours de nuit et dont les périodes de repos
sont assez longues pour permettre la recharge des batteries.
Sur les chemins de fer de l'Etat danois, cette méthode est actuel-
lement adoptée sur 700 voitures environ.
Chaque train est muni de quatre batteries, dont deux sont dispo-
sées dans le fourgon de tête, et les deux autres, dans le fourgon de
1. Zeilschr. f. Eleklrotecfin.; — Bulletin des Ingénieurs civils^ juillet 1901.
ÉCLAIRAGE ÉLECTRIQUE DES VÉHICULES A L'AIDE D'ACCUMULATEURS 907
queue. Chaque batterie comporte 36 éléments d'une capacité de
130 ampères-heures pour une intensité de 6 ampères.
Les deux batteries de chaque voiture débitent en parallèle sur un
circuit particulier, de
sorte que la moitié des
lampes installées dans
un wagon est alimentée
par les batteries de la
première voiture, et
l'autre moitié, par les
batteries de la dernière
voiture.
Chaque élément ren-
ferme 6 positives et 7 né-
gatives montées dans un
Fio. 578. — Caisse de 4 éléments employée
sur les chemins de fer de TEtat danois.
mHm'^'MKm
I h Bames de chcr^
i-^'T^
bac d'ébonîte muni d'un couvercle en verre. Chaque série de 4 clé-
ments est disposée dans une
caisse en bois (Voir fig, 578)
munie extérieurement des rails
de contact. En poussant ces
boîtes dans les compartiments
ménagés spécialement sous la
voiture, le contact s'établit
automatiquement entre ces
rails et des ressorts. Le poids
d'une caisse de 4 éléments est
de 85 kilogrammes, de sorte
que la batterie double conte-
nue dans chaque voiture pèse
1,5 tonne.
La figure 579 donne le sché-
ma du montage. Comme on le
voit, les deux conducteurs
positifs sont d'un côté, pen-
dant que les deux conducteurs
négatifs sont de Tautre côté
des wagons. Chaque compar-
timent renferme 2 lampes de
i^JÎ Bornes dt cLirp
FiG. 579. — Scliéma de montage des batteries
sur les chemins de fer de 1 Etat danois.
8 bougies pour les !'• et 2* classés et 2 lampes de 5 bougies pour les
3" classes. Chacune des lampes est branchée sur un circuit spécial.
908
LES AGCU^MULATEURS ÉLECTRIQUES
Pour éviter un travail inégal des deux batteries en parallèle, on
dispose dans le circuit une petite résistance réglable to. Une autre
résistance plus grosse, \V, est placée dans le circuit général des
deux batteries et sert à maintenir constante, pendant la décharge,
la tension aux bornes des lampes. Ce réglage se fait à la main.
Les batteries sont fournies en partie par V « Accumulatoren-
Fabrik A. -G. », de Berlin, et en partie par la « Kôlner Accumulato-
ren-Werken Gottfried Hagen », de Kalk, près de Cologne.
La recharge des batteries se fait en trois ou quatre heures, aux
stations terminus.
Fio. 580. — Caisse d'accumulateurs du Jura-Simplon.
Ce système, employé depuis de longues années, donne toute
satisfaction. Mais il convient de remarquer que les parcours sont
très courts et ne dépassent pas quatre heures, tandis que les station-
nements atteignent dix heures, ce qui permet de recharger très
facilement. Ce sont évidemment là des conditions exceptionnelles.
Le plus généralement, on munit chaque voiture d'une batterie. Le
prix de toutes les petites batteries est évidemment un peu plus
élevé que celui d'une ou deux batteries pour le train entier; mais on
rend ici chaque voilure indépendante, ce qui est indispensable sur
les grands réseaux.
Deux cas sont à examiner selon que la recharge des batteries est
effectuée à Tusine ou qu'elle est faite sur les voitures elles-mêmes.
Citons, comme exemple du premier cas, Téclairage des chemins
de fer suisses du Jura-Simplon. Chaque voiture est munie d'une
batterie de 9 éléments de 125 ampères-heures, renfermés dans une
caisse unique pesant ainsi 120 à 130 kilogrammes et munie de con-
nexions automatiques par bandes en laiton.
La figure 580 représente la disposition de la caisse dans le coffre.
En B se trouve un plomb fusible logé dans un petit coffret fixé contre
ÉCUVTRAGE ÉLECTRIQUE DES VÉHICULES A LAIDE D'ACCUMULATEURS 909
la paroi latérale du coffre à accumulateurs. D est un compteur de
temps, système Auberl, gradué jusqu'à trente heures et indiquant
la durée de Téclairage depuis le début de la décharge.
Les batteries déchargées sont enlevées des voitures et transportées
à Tusine sur des chariots ; des batteries rechargées sont introduites
à leur place.
A Tusine, la charge se fait en neuf heures. Pour 668 voitures
éclairées électriquement, il
est nécessaire de disposer
de 1.150 batteries.
Presque tous les bureaux-
postes ambulants de TAlle-
magne du Nord sont éga-
lement éclairés par ce sys-
tème. Les voitures postales
de 12 mètres de longueur
possèdent 2 batteries de 16
éléments chacune; les voi-
tures de 10 mètres qui
servent en même temps de
fourgon à bagages n'ont
qu'une batterie de i6 élé-
ments. Une batterie comprend 4 caisses de 4 éléments. La figure 581
montre une caisse fournie par la fabrique Bœse et C^'. La capacité
des éléments est de 120 ampères-heures.
Dans les anciennes batteries, chaque élément renfermait 4 posi-
tives et 5 négatives ; les nouvelles batteries sont montées à 7 plaques
seulement.
I^es positives sont des plaques à grandes pastilles de matière
active; les négatives sont du type à grille. Les bacs sont en cel-
luloïd ; ils sont contenus par 4 dans une caisse en bois qui porte, à
la partie inférieure, des trous permettant d'inspecter l'intérieur des
éléments. Le poids total d'une batterie de 4 caisses (16 éléments) est
de 184 kilogrammes ; les batteries nouvelles pèsent seulement
172 kilogrammes. La figure 582 représente la disposition intérieure
d'une voiture ; l'installation comprend 7 lampes de 12 bougies. La
batterie est logée sous une table.
Il y a, en Allemagne, environ 1.500 wagons-poste ainsi installés.
La charge est effectuée dans des usines spéciales aux stations
terminus ; on groupe à cet effet 32 éléments en tension.
Fio. 581. — Caisse d'accumulateurs
des wagons-poste allemands.
910
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
L'entretien des accumulateurs est efTectué à forfait par la Société
Bœse, à raison de 20 0/0 du prix d'achat, par an.
En France, l'Administration des Postes possède un certain nombre
de bureaux ambulants aménstgés de la même manière que les
wagons-poste allemands. Chaque voiture possède 2 batteries de
32 éléments ayant une capacité de 180 ampères-heures et pesant
720 à 780 kilogrammes. Elles alimentent 24 lampes de 10 bougies.
Ces batteries sont de différents types, EHnin, T. E. M., Fulmen,
Oméga, Champagne.
fnttm/pteur
^gi 1.1 ij Q.
CiKif>e ctrcutt prtnçtpai
FiG. 582. ~ Schéma d'installation* d'un wagon-poste allemand.
La Compagnie des chemins de fer de TEst a en service 134 voi-
tures éclairées par accumulateurs. Chaque voiture possède 2 bat-
teries, comprenant chacune 3 boîtes de 4 éléments de 75 ampères-
heares, pesant de 60 à 70 kilogrammes, soit 360 a 420 kilogrammes
par voiture. Les boites sont réunies en tension par des fiches rondes
fendues que Ton introduit dans une douille. Les éléments sont des
types T. E. M,, Pollak, Tudor.
Les lampes 2 lampes de 6 bougies par compartiment sont
n^partios $ur deux circuits ayant le négatif commuiL Les batteries,
calouloes pour vingt-deux heures d'éclairage, sont rechargées a
Tusine de Paris où elles sont transportées par 6 ft>oUes à la fois sur
des chanvtles suspendues sur ressorts.
Parmi d'autres exemples de ce même procédé, citons les chemins
de fer de IKlat hongrois, le chemin de fer aatrichîen du Nord-
Kaiser-Ferdinand, les chemins de fer italiens de la Méditerranée,
les chemins de fer de l'Adriatique, les chemins de fer badois.
Des renseiirnemenls très complets ont été donnés par Ch. Jacquîn *
sur ces diîTe rentes exploitations.
I. LE:lii-..:f rler .. ,,. t. XXXL p. 3>! ; "î juin ï^Krî-
ÉGLAIRAOB ÉLECTRIQUE DES VÉHICULES A L'AIDE DACCUMUÎ JETEURS 9U
On évite les manutentions de batteries en chargeant celles-ci sur
les voitures elles-mêmes. L'éclairage est moins coûteux que dans le
cas précédent, parce qu'on évite les frais de manutention des bat-
teries et que le nombre total de batteries doit être bien moindre.
Cependant un inconvénient réside dans Timmobilisation des trains
pendant la charge ; on atténue cet inconvénient en chargeant assez
rapidement.
Parmi les exploitations de ce genre, signalons celle de la Com-
pagnie des chemins de fer du Nord. Indépendamment des trains de
Ceinture-Nord, toutes les grandes voitures (au nombre de 165
en 1901) à bogies sont munies de Téclairage par accumulateurs.
Chaque voiture possède une intensité lumineuse de plus de 200 bou-
gies. Elle porte entre la caisse «et le tirant du brancard des coffres
pouvant contenir 2 batteries de 30 éléments (les lampes sont à
55 volts) ; mais on ne prend 2 batteries que pour les longs trajets
et les services internationaux. Deux réducteurs, placés dans une
armoire s'ouvrant sur le couloir, permettent de grouper, selon le
point de la décharge, 28, 29 ou 30 cléments sur les 2 batteries
débitant en parallèle. En plaçant les manettes sur une quatrième
touche marquée charge, on réunit en tension les deux batteries pour
la charge.
Les accumulateurs sont du type T. E. M. Ils sont montés par
deux dans des paniers légers en treillis de fer plombé et verni.
D'une capacité de 140 ampères-heures, les éléments sont montés
dans des bacs en ébonite fermés par une feuille souple en caout-
chouc; ils sont groupés en tension par une connexion en plomb
soudée.
Les paniers, d'un poids de 47 kilogrammes, reposent dans le coffre
sur des plaques de verre cannelé qui les isolent. On les réunît en
tension à l'aide de connexions en câble sous caoutchouc, terminées
par une languette en maillechort peu oxydable qui s'engage sur une
pince en métal semblable, formant ressort, et fixée sur la barrelte
de plomb reliant les plaques extrêmes des paniers.
Au lieu de 15 paniers, les voitures à deux essieux n'en renferment
que 8. Un coffret extérieur renferme également un réducteur qui
permet de mettre à volonté 14, 15 ou 16 éléments en tension.
La charge des trains se fait dans des usines spécialement aména-
gées (le Landy, Saint-Ouen, Calais, Fives-Lille). La disposition
employée permet la charge de tous les trains, quel qu'en soit le
nombre des voitures. Les prises de courant sont reliées au train par
912 LES ACCUML'LATEURS ÉLECTRIQUES
deux douilles en laiton protégées par une poignée en bois et présen
tant une cavité en forme de -f- pour le pôle positif, et de — pour le
pôle négatif. Des bornes de forme correspondante se trouvent dans
les coffrets des voitures. Les différentes voitures sont réunies en
tension par des câbles volants terminés par des pfèces de même
forme que celles des prises de courant.
La charge se fait à potentiel constant et dure environ trois heures.
Tous les quinze jours, on examine les batteries sur les voitures.
Tous les deux mois environ, les batteries sont retirées et examinées
à Tatelier.
Sur le chemin de fer de Ceinture, tout le nouveau matériel
(243 voitures en 1902; a élé muni de Téclairage par accumulateurs.
Les éléments, du type T. E. M., sont montés dans les mêmes condi-
tions que sur le Nord. Les voitures de seconde classe qui renferment
une lampe de 10 bougies par compartiment, sont munies de 8 paniers
• de 2 éléments. Sur les voitures de première classe, chaque compar-
timent possède 2 lampes de 12 bougies; aussi prend-on une batterie
de 30 éléments. La charge se fait sur les trains mêmes en gare de
Courcelles, dans les mêmes conditions qu'au Nord (charge à poten-
tiel constant, sous 300 volts environ ; durée, trois heures).
Ici Téclairage par accumulateurs est beaucoup plus économique
que Téclairage à Thuile ou au gaz, parce que Téclairage n'est pas
permanent dans la journée ; Tallumage au passage sous les tunnels
est à la disposition du chef de train. A cet effet, chaque voiture pos-
sède un interrupteur commandé par un relais, tous les relais étant
réunis à une conduite générale qui permet de les commander de Tun
ou de l'autre des fourgons.
La Compagnie d'Orléans a adopté ce même système d'éclairage
sur toutes ses voitures (112 en 1902) des lignes Paris-Robinson et
Paris-Limours et, en outre, sur les voitures à couloir (50 en 190:2)
des express.
Les accumulateurs sont, pour les deux tiers, du type T. E. M. ; les
autres sont du type Oméga. Chaque voiture de la ligne de Sceaux
renferme 4 boîtes de 3 éléments, disposées dans 4 coffres placés
sous le chAssis. Les connexions se font automatiquement. Ces 12 élé-
ments de 120 ampères-heures assurent l'éclairage de 2 lampes de
4 bougies dans les 4 compartiments des voitures de première, 1 lampe
de 6 bougies dans les 6 compartiments des voitures de seconde,
1 lampe de 4 bougies dans les 7 compartiments des voitures de
troisième.
KCIAIRAGE ÉLECTRIQUE DES VÉHICULES A L'AIDE D'ACCUMULATEURS 913
Pour la charge, on réunit en tension, à Taide de câbles, 6 voi-
tures. La charge se fait sous 200 volts, à la gare de Sceaux ; elle
dure quatre heures environ.
Sur les wagons à couloir, on emploie les mêmes éléments, mais
au nombre de 37 ou 38. La charge se fait en gare de Paris, place
Walhubert.
Enfin différentes autres Compagnies emploient ce môme système ^
b) Emploi des batteries d'accumnlateurs avec dynamos, — Afin
d*éviter, soit les manutentions de batteries, soit Timmobilisation des.
voitures pendant la charge, on monte sur le train une ou plusieurs
dynamos pouvant effectuer la recharge des batteries pendant la
marche*
Dans certaines installations, une dynamo unique, placée dans le
fourgon, reçoit son mouvement de Tessieu ; la batterie est égale-
ment disposée dans le fourgon et sert à l'alimentation du train
entier (London-Brighton Railway, Great Northern, Angleterre).
Dans d'autres cas, la dynamo est actionnée par un moteur à vapeur
soit sur la locomotive, soit sur le fourgon avec la batterie d'accu-
mulateurs (Great Eastern Railway, Compagnie PuUmann, Amérique).
Avec ces systèmes, les voitures ne sont pas suffisamment indé-
pendantes, et c'est dans bien des cas une gêne d'exploitation. L'in-
dépendance absolue des voitures est obtenue en montant sur chaque
voilure une dynamo et une batterie d'accumulateurs.
La dynamo est commandée par l'essieu ; elle doit assurer l'éclai-
rage et la charge de la batterie qui débite pendant les arrêts.
Des dispositifs spéciaux doivent être employés pour maintenir
constante la tension aux bornes des lampes, quelle que soit la vitesse
de la dynamo, d'une part, et l'état de la batterie, d'autre part.
San^ vouloir décrire ici les nombreux systèmes employés ou pré-
conisés^, nous donnerons quelques renseignements sur les plus
importants.
Dans le système Stone, qui est employé en Angleterre et en Bel-
gique et a été essayé sur l'Ouest en France, la force électromotrice
de la dynamo est maintenue constante par suite de la constance de
la vitesse de cettedynamo, quelle que soit celle du train (30 à 120 kilo-
•
1. Voir l'étude de Ch. Jacquin, r Éclairage électrique^ t. XXXI, p. 348:
7juiQl902.
2. Voir les articles de Ch. Jacquin, VÉclairage électrique, t. XXXI, p. 428
21 juia 1902; — t. XXXII, p. 417; 20 septembre 1902; —t. XXXII, p. 45V,
27 septembre 1902.
58
914
LES ACGUMUL.VTEURS ÉLECTRIQUES
mètres à Theure). Ce résultat est obtenu automatiquement par
simple glissement de la courroie qui commande la dynamo. Celle-ci
est suspendue au châssis de la voiture, de telle façon que son poids
produit sur la courroie une composante de tension telle qu'à la
vitesse de 40 kilomètres à Theure, Teffort d'adhérence est égal au
couple résistant de la dynamo. A partir de cette vitesse, il y a glis-
sement de la courroie et la vitesse de la dynamo reste presque
constante.
"^Marche denwtetdejour
—•ArrSis
Fio. 583. — Schéma
du système Stone.
m
A
hl'f
M
u
. Arrêf
Marche denuH
etcnêrge cfejoor
Fio. 584. — Schéma
du système Vicarino.
•UujUJLftJ-ï
Afarche de nuit
Fio. 585. — Schéma
du système Auvert.
Un commutateur spécial monté sur Tarbre de la dynamo rend le
fonctionnement indépendant du sens de marche. La mise en Charge
de la batterie, quand la tension est suffisante, est effectuée mécani-
quement sous Faction de la force centrifuge. En même temps, une
résistance est introduite dans le circuit des lampes pour compenser
l'augmentation de tension due à la batterie en charge.
La figure 583 représente la disposition schématique. A- Tarrét, les
lampes L sont alimentées par la batterie A. A partir d'une certaine
vitesse, le conjoncteur C relie la dynamo D à la batterie A et inter-
cale la résistance d'absorption dans le circuit des lampes.
Le système Vicarino est employé sur quelques voitures des
réseaux de TÉtat français, de l'Ouest, de l'Orléans, du Midi, du
ÉCLAIRAGE ÉLECTRIQUE DES VÉHICULES A LAIDE DACCUMULATEURS 915
Paris-Lyon-Médiierranée, de TEst, ainsi qu'en Espagne. La figure 584
montre la disposition schématique.
La dynamo D possède deux enroulements, Fun en dérivation, et
. Tautre traversé par le courant qui aîimente à la *fois les accumula-
teurs et les lampes. Ces deux enroulements sont calculés de telle
façon que, lorsque la vitesse de la dynamo s'accélère, la tension aux
bornes n'augmente que très légèrement, le courant traversant l'en-
roulement à gros fil désaimantant les inducteurs. Lorsque la dynamo
est mise en mouvement, elle s'excite comme une machine en dériva-
tion ; la vitesse devenant suffisante, le conjoncteur automatique C
la met en circuit avec la batterie et intercale en même temps la
résistance r dans le circuit des lampes. Dans le cas d'un change-
ment de sens de marche, les balais tournent automatiquement de 180<^.
Le système Auvertaété appliqué sur le Paris-Lyon-Méditerranée.
Il est représenté schématiquement en figure 585. D est la dynamo
actionnée par l'essieu, C le conjoncteur-disjoncteur, .A la batterie
d'accumulateurs, R la résistance d'absorption divisée en trois parties,
M un petit moteur destiné au réglage. Ici, la résistance R est inter-
calée par un appareil spécial distinct du conjoncteur-disjoncteur C.
Les trois parties de la résistance sont reliées à trois lames fiexibles
en laiton, que l'armature d'un électro-aimant vient ployer à fond au
repos, de telle sorte que la résistance est en court-circuit. L'électro-
aimant est réglé de telle sorte que l'attraction de son armature
commence lorsque le conjoncteur vient de fonctionner ; cette arma-
ture libère d'abord la première lame, ce qui introduit un tiers de la
résistance. Les deux autres tiers sont introduits successivement
lorsque la tension augmente, par suite de l'augmentation de vitesse.
Un inverseur à bascule change les connexions entre la dynamo et
la batterie quand la marche change de sens.
Pour la régulation de la tension fournie aux accumulateurs, on
oppose à la force électromotrice de la dynamo une force contre-
électromotrice progressivement croissante avec la vitesse. Celle-ci
est obtenue à Taided'un petit moteur série M intercalé dans le circuit
principal, et dont l'induit porte un disque en bronze de 15 centi-
mètres de diamètre, sur lequel deux frotteurs en charbon exercent
une pression réglée. Lorsque la conjonction vient d'être faite (vers
40 kilomètres à l'heure), le couple moteur est égal au couple résis-
tant des balais, et le moteur commence à tourner. La vitesse du
moteur et, par suite, la force contre-électromotrice augmentent
proportionnellement à l'élévation de force électromotrice de la
916
LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
dynamo, de sorte que la tension appliquée aux accumulateurs reste
sensiblement constante.
Parmi les nombreux autres dispositifs également employés ou pro-
posés, citons les systèmes Mosicowitz ', Dick et Kull.
D'une façon générale, ces différents systèmes, pour fonctionner
dans de bonnes conditions, nécessitent la présence de deux batteries,
Tune qui débite seule sur les lampes, et
Tautre en charge aux bornes de la dy-
namo. Avec une seule batterie, en effet, la
tension aux lampes ne reste pas suffisam-
ment constante, malgré Tautorégulation.
La force électromotrice de la dynamo
augmente un peu avec la vitesse, et il
peut en résulter, quand les éléments en
charge atteignent 2,4 volts, une élévation
de la tension très préjudiciable aux
lampes. Si on veut éviter cette suréléva-
tion, il faut régler la dynamo de telle
façon qu'elle ne fournisse jamais à la
batterie une quantité d'électricité supé-
rieure à celle qu'elle fournit aux lampes.
Mais alors la plus petite cause (un chan-
gement de service par exemple) suffit
pour provoquer une insuffisance de
charge et, au bout de quelques jours, un
épuisement de la batterie.
Ces inconvénients sont évités en employant double batterie,
d'après le schéma de la figure 586. Par le réglage delà résistance R,
on peut s'arranger de telle façon que la batterie d'éclairage B ne
reçoive jamais de charge, et déoliarge plus ou moins pendant un
voyage. Les batteries sont interverties à chaque voyage.
On est encore plus certain d'éviter les variations de tension et les
épuisements de batteries en adoptant le système à double batterie
de Ch. Jacquin*.
Ici la permutation des batteries est effectuée automatiquement
toutes les heures, au moyen, par exemple, d'un compteur de tours
qui agit lorsque la dynamo a fait un certain nombre de tours
correspondant à une heure de marche moyenne. On peut appliquer
1. i:Kclaim(je êleclrique, t. XXXVII, p. 139; 24 octobre 1903.
2. L'Éclairage électrique, t. XXXII, p. 457 ; 29 septembre 1902.
..-^Marche ae nuit
Arrêts .
Marche de jour
FiG. rj«6. — Schéma
du système à double batterie
ËGIAIRAGB ÉLECTRIQUE DES VÉHICULES A L'AIDE D'ACCUMULATEURS 917
ce système à la dîspositîoQ de la figure 586. Mais il est préférable de
séparer complètement, d'après le schéma de la figure 587, la batterie
d'éclairage de celle de charge ; on évite ainsi la résistance et la
tension reste plus constante aux bornes des lampes.
Accoupfemf^
entre
voitures
Fio. 587. — Différentes phases.de permutation des deux batteries.
La figure 587 montre les différentes phases de la permutation des
batteries, Féclairage ne devant pas
être interrompu pendant cette ma- /n
nœuvre.
Un autre avantage de ce système
est de soumettre au même travail Conduite
les deux batteries. ^s^nérafe
Un autre dispositif très ingé-
iim«h
0
\\\m
û
nieux*, dû au D' Bùltner, de Ber-
lin, consiste à munir chaque lampe
d'une petite résistance additionnelle
semblable à celle des lampes Nernst
et composée d'un fil de fer enfermé
dans une ampoule d'hydrogène. On
calcule convenablement le fil de fer
dont la température et la résistance
croissent de manière à compenser
l'élévation de tension de la batterie
de 1,9 à 2,7 volts et à obtenir ainsi
une tension constante aux lampes.
La figure 588 représente la disposi-
tion employée sur les trains de l'État prussien. Ici il n'y a qu'une
dynamo pour tout le train et une batterie d'accumulateurs par voi-
ture; mais le système peut être appliqué dans le cas où chaque
î t
FiG. i>88. — Schéma
du système Bûttner.
i. L'Éclairage électrique, t. XXXV, p. 81 ; 18 avril 1903.
918 • LES ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
voilure est complètement indépendante et possède sa dynamo.
On supprime ainsi la résistance fixe et on obtient une tension
très constante par l'emploi d^une seule batterie. Le seul inconvé-
nient réside dans la perte d'énergie assez élevée (30 0/0 environ)
dans les résistances additionnelles.
Si nous comparons les systèmes à batteries seules et ceux à batte-
ries et dynamos dans le cas des voitures absolument indépendantes,
nous trouvons que ces derniers sont les plus coûteux d'installation ;
en revanche, ils coûtent moins d^entretien.
Au point de vue du choix des batteries, il y a une grande diffé-
rence entre les deux systèmes. Dans le système par accumulateurs
seuls, on exige des capacités très élevées, avec décharges en vingt
à trente heures ; il convient donc d'employer des éléments à assez
grande capacité spécifique. Avec les systèmes à dynamo et batterie,
celle-ci n'a jamais à débiter seule pendant plus de deux à trois heures.
En pratique, on doit prendre une capacité au moins double pour
parer aux éventualités. Mais, si on exige unB plus faible capacité,
on demande aux éléments une solidité plus grande pour leur per-
mettre de résister aux régîmes de charge plus élevés et aux sur-
charges possibles.
CHAPITRE X
mFLAMMATION ÉLECTRIQUE, PAR AGGUHULATEDRS,
DES MOTEURS A EXPLOSION
Parmi les procédés utilisés pour rinflammaiion électrique
du mélange gazeux dans les moteurs à explosion, et principalement
en automobilisme, le plus employé est celui qui consiste à actionner
une bobine d'induction à Taide d'une petite batterie d'accumula*
leurs. La disposition générale
du montage peut être repré-
sentée par le schéma de la
figure 589.
La batterie d'accumulateurs
E est reliée, d'une part, au
primaire P de la bobine et»
d'autre part, au massif M de
la machine. Ce circuit pri-
maire est fermé à chaque tour
par une came C placée sur
Tarbre du moteur. Le trem-
bleur T entre en fonctionne-
ment pendant ce contact et les
étincelles produites par Ten-
roulement secondaire S écla-
FiG. 589. — Schéma d'inflammation
par accumuiateurs.
tent entre le fil isolé delà bougie B reliée au secondaire S et un autre
fil relié au massif M.
La batterie d'accumulateurs employée pour cet usage se compose
le plus généralement de deux éléments. Ces éléments doivent être
montés dans une boîte très transportable et être aussi légers et
aussi peu encombrants que possible. Comme, d'autre part, les inten-
920 LES ACCUMt*LATEURS ÉLECTRIQUES
sites demandées par les bobines sont très faibles et que, par suite
des longues périodes de repos, les décharges se font en un temps
excessivement long, les plaques qui conviennent le mieux sont celles
à oxyde rapporté, qui, à capacité égale, sont beaucoup plus légères et
moins encombrantes que les plaques Planté. Les éléments doivent,
en outre, être établis de façon à présenter aussi peu d*actions locales
que possible ; ils doivent, comme on dit, conserver leur charge pen-
dant très longtemps.
On construit actuellement des accumulateurs qui répondent par-
faitement à ces desiderata. Comme exemple, nous citerons Texpé-
rience suivante faite sur un élément d'inflammation d'un type T. E. M.
pour motocyclette. La capacité, de 14,8 ampères-heures lorsque la
décharge suivait immédiatement la charge, devenait 14,5 ampères*
heures après un mois d'intervalle entre la charge et la décharge. La
perte de charge n'a ainsi atteint pendant ce mois que 21 0/0 environ
de la capacité.
.Le montage des boîtes d'inflammation doit être fait avec le plus
grand soin. Les bacs employés sont le plus souvent en celluloïd. Il
n'y a aucun danger dans ce cas, car la faible tension employée,
4 volts, ne peut donner lieu à aucune dérivation capable d'enflam-
mer le celluloïd. On bénéficie alors des avantages incontestables du
celluloïd : facilité de fabrication et de collage, légèreté, faible encom-
brement, transparence.
Pour le montage des plaques dans les éléments, on prend les pré-
x^autions que nous avons indiquées dans les descriptions. Il est
indispensable que les éléments soient aussi hermétiques que possible
pour éviter les projections d'acide. On obtient cette étanchéité en
collant après le bac le couvercle en celluloïd qui ne laisse passer que
les deux prises de courant au travers de joints en caoutchouc, et
possède en son milieu un orifice de remplissage qui peut être obturé
à Taide d'un bouchon de caoutchouc. Pour permettre le dégagement
gazeux, tout en évitant les projections, le bouchon est muniau centre
d'un petit tube de verre ouvert à sa partie supérieure et terminé en
bas par une petite ampoule perforée de quelques trous très fins.
Les éléments sont montés soit dans des boîtes en bois, comme il
est représenté dans la figure 590 qui se rapporte à des éléments type
T. E. M., soit dans des boîtes en tôle (tôle plombée, recouverte d'an
vernis inattaquable), comme il est indiqué par la figure 591, quirepré-
sente une boîte Dinin.
Des ouvertures pratiquées dans la boîte permettent d'examiner le
Fio. 590. — Boîte d'éléments d'indammation, type T. E. M.
Fio. o91. — Boîte d'éléments d'inflammation, type Dinin.
922
LKS ACCUMULATEURS ÉLECTRIQUES
niveau du liquide, que Ton doit toujours maintenir, par addition d'eau
distillée, au-dessus des plaques.
Lorsque les éléments peuvent être soumis à des secousses très
violentes ou encore à de fortes inclinaisons, comme cela arrive sur les
motocyclettes par exemple,
pour éviter d'une façon
absolue toute projection
d'acide, on immobilise le .
liquide le plus souvent à
Taide de silice gélatineuse
comme nous Tavons indi-
qué dans les descriptions
(Voir p. 533). On estime,
en général, que Timmobili-
sation diminue la capacité
de 20 0/0 environ, pour les
régimes lents employés
pour rinflammation. '
L'entretien des accumu-
lateurs d'inflammation est
très faible ; il se réduit au
nettoyage des connexions,
de façon à éviter leur oxy-
dation, et au remplissage
d'eau distillée lorsque le ni-
veau baisse. On remarquera
que, par suite de la longueur des décharges, les plaques ont une
durée très grande, et les démontages pour enlèvement du dépôt
de matière sont très espacés.
Une question qui a son importance est celle de la recharge des
éléments d'inflammation. Dans les villes, on trouve facilement des
maisons qui eiTectuent cette charge. Chez un particulier, la recharge
peut être faite à l'aide de piles (trois piles au bichromate par
exemple). Si on dispose du courant d'un secteur, on peut recharger
à l'aide de petits transformateurs rotatifs spéciaux ; mais un moyen
beaucoup plus pratique et économique consiste à placer la boîte
dans le circuit d'une lampe. La figure 592 représente deux éléments
Dinin en charge d'après ce procédé. Un bouchon spécial de prise
de courant est muni de deux fils souples que l'on peut relier aux
éléments à charger et d'une douille à baïonnette destinée à recevoir
Fio. 592. — Dispositif de recharge
des éléments dMnflamination.
INFIJIMMATION ÉLECTRIQUK PAU ACCUMULATEURS
923
la lampe à incandescence. Le circuit étant fermé la lampe donne à
peu près son intensité lumineuse normale (au besoin on choisit une
lampe à tension un peu plus faible, 105 volts au lieu de 110 volts) et
les éléments se chargent. Bien entendu, pour grouper ceux-ci, on se
sera d'abord assuré 'du sens des pôles (avec le papier-pôle par
exemple). Pour calculer le temps de charge, il suffit de savoir que,
pour une lampe de 16 bougies 110 volts, Tintensité est d'environ
0,5 ampère ; pour une lampe de 32 bougies 110 volts, *elle est de
1 ampère environ. Avec ce dispositif, on peut facilement donner une
petite charge tous les jours aux éléments, qui, de cette façon, ne sont
jamais déchargés à fond et se conservent plus longtemps.
Lorsqu'il s'agit d'éléments assez gros, on construit sur le même
principe de véritables rhéostats de lampes, placés en tension avec
les éléments, sous liO volts, et on dispose autant de lampes que l'on
veut charger de fois 0,5 ampère.
Dans le tableau suivant, nous avons réuni quelques constantes
rels^tives à différentes boîtes de 2 éléments.
•
CAPACITÉ
iiinsioxs EXTtumtES ii u miti
POIDS TOTAL
TYPE
eo
EM MILLIMÈTRBS
DE LA BOITE
en
AMP.-HBURBB
Hauteur
Longueur
Larg-eur
kilogrammes
Dinin
20
i65
125
95
3,7
—
40
170
135
125
5,8
—
60
225
175
120
10,0
T. E. M.
20
210
129
60
3,7
—
40
210
129
98
6,0
—
60
210
130
137
8,9
—
80-
210
130
175
10,9
Invicta
40
180
150
115
7,0
—
60
180
150
115
9,0
Phénix
20
250
118
92
4.6 '
—
40
250
154
120
■7,7
—
60
250
190
140
10,8
Max
23
170
115
70
2,7
—
44
170
tl5 *
lot
4,8
—
58 .
170
Un
15i
6,2
75
170
115
190
7,8
On emploie ordinairement les types de 8 à 20 ampères-heures pour
motocyclettes, de 20 à 30 ampères-heures pour motocycles, dé 40 am-
pères-heures pour les voiturettes, et de 60 à 80 ampères-heures pour
les grosses voitures.
CHAPITRE XI
APPLICATIONS DIVERSES DES PETITS ACCnMULATEÏÏRS
De plus en plus on tend à substituer les accumulateurs aux pUes
dans les applications où, grâce aux faibles intensités exigées,
ces dernières étaient encore employées.
C'est ain^i que les bureaux centraux télégr^hiques et télépho-
niques possèdent de nombreuses batteries d'accumulateurs que Ton
recharge à Taide d'un groupe spé-
cial moteur-dynamo. L'emploi des
accumulateurs est dans ce cas beau-
coup plus pratique et économique
que celui des piles.
Des petites batleries de quelques
éléments trajisportables sont éga-
lement utilisées pour actionner Jes
bobines d'in4uction (expériences de
laboratoire, rayons de Rôntgen,
ondes hertziennes, télégraphie sans
fil, etc.), ou encore pour faire tour-
ner de petits moteurs (4)honogra-
phes, pianista électrique, etc.). On
construit aussi * de petites lampes
portatives, pour l'éclairage des mines ou des caves, par exemple.
La figure 593 montre l'aspect d'une lampe Pollak, d'un poids total
de 1.800 grammes, et qui peut fournir une bougie pendant dix à
douze heures. L'accumulateur est logé dans le socle de la lampe.
L'n certain nombre d'appareils médicaux ou chirurgicaux sont
montés avec petite batterie d'accumulateurs comme source d'énergie
(électrisation, galvanocautère, etc.).
Fio. ')93. — Lampe Pollak
à accumulateurs.
FiG. 534* — Armoire rearermaat line batleriedc 1.800 voïX^, type T. E. M,
9?6 LES ACCUMULATEURS éLECTRIQUES
Noas ne dirons rien de particulier sur les éléments employés, qui
sont en général du même type que les éléments d'inflammation.
Les petits accumulateurs sont aussi assez employés dans les
applications où o a a besoin d'une, tension, élevée et d'une faible in-
tensité. La figure 594 représente une petite armoire renfermant une
batterie du type T. E. M. donnant une tension de 1.800 volts. Les
éléments sont réunis par 44 en tension dans une même balte. Chaque
boite, donnant une tension de 88 volts et une intensité pouvant
atteindre 0,2 ampère, ne mesure pas plus de 27 centimètres de
longueur, 11 centimètres de largeur et 18 centimètres de hauteur ;
son poids ne dépasse pas 7 kilogrammes. C'est dire avec quelle faci-
lité on peut loger dans un espace très réduit une batterie à haute
tension. Dans la figure 594, les 20 boîtes sont disposées sur des
tablettes par Tinte rmédiaire d'isolateurs ; les tablettes sont elles-
mêmes isolées de Farmoire. Les deux pôles de chaque boîte sont
reliés à un coupleur que Ton voit à la partie supérieure et qui permet
d'une façon très simple de mettre en tension un nombre de boîtes
quelconque pendant la décharge et de réunir en dérivation ces boites
pendant la charge sur le réseau à 110 volts. L'isolement de ces boîtes
est parfait et, malgré la haut tension, la charge des accumulateurs
se conserve plusieurs semaines. La disposition adoptée est telle que
l'entretien est négligeable.
L'application de ces batteries, d'ailleurs très peu coûteuses, est tout
indiquée dans les laboratoires scientiGques et industriels quand il
s'agit, par exemple, de recherches à haute tension continue, ou encore
pour les mesures d'étalonnement de voltihètres, pour les mesures
des résistances d'isolement des câbles, etc.
TOUHS, lUPRIMERlB DESLIS FRERES.
^
«, w
Ô^Dfl1?lbbfl5
b890897 16682a
i
. 1.
X"'
♦ ^ %*
m
i ^'
-^
» •^. *
Live Music
Archive
Librivox
Free Audio
Metropolitan Museum
Cleveland
Museum of Art
Internet
Arcade
Console Living Room
Open Library
American
Libraries
TV News
Understanding
9/11